[发明专利]一种水下机器人自推进效率测试方法及装置

权利要求书

1.一种水下机器人自推进效率测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，通过夹具将待测水下机器人固定于已知水流速度的水流中，在已知水流速度下，开启待测水下机器人推进，检测此时待测水下机器人受力值，待测水下机器人推进方向与水流方向相反；改变水流速度，并持续获取待测水下机器人在不同水流速度下的受力值；

S2，获取在静水状态下待测水下机器人自推进的静水推力值；

S3，检测夹具在不同水流速度下的受力值，将同一水流速度下夹具受力值与测水下机器人受力值之和作为待测机器人的最终受力值，采用最小二乘法对最终受力值和相应的水流速度进行数据拟合得到速度—合力曲线，速度—合力曲线与横坐标交点即为待测水下机器人自推进状态下最终速度；

S4，根据获取的静水推力值、自推进状态下最终速度和待测水下机器人的输入功率即可得到待测水下机器人的自推进效率：

自推进效率＝静水推力值*自推进状态下最终速度/输入功率*100％。

2.根据权利要求1所述的一种水下机器人自推进效率测试方法，其特征在于，以预估自推进速度作为水流流速，以低于预估自推进速度和高于预估自推进速度作为水流速度区间。

3.根据权利要求2所述的一种水下机器人自推进效率测试方法，其特征在于，水流速度区间为[0.5U′，1.4U′]，U′为预估自推进速度。

4.根据权利要求2所述的一种水下机器人自推进效率测试方法，其特征在于，在水流速度区间内，选取离散值对应水流速度进行待测水下机器受力值检测。

5.根据权利要求4所述的一种水下机器人自推进效率测试方法，其特征在于，以低于预估自推进速度一个数量级的速度为分隔单位，将连续的水流速度施加范围分成多个离散的值，每个离散值确定一个水流速度。

6.根据权利要求1所述的一种水下机器人自推进效率测试方法，其特征在于，使待测水下机器人处于静水状态，开启待测水下机器人进行自推进，通过测力传感器获取待测水下机器人产生的静水推力值。

7.根据权利要求1所述的一种水下机器人自推进效率测试方法，其特征在于，对待测水下机器人在水流中受力进行补充：

F_R＝F_T-F_D-F′

其中，F_T为待测水下机器人产生的推进力，F_D为待测水下机器人受到的流体阻力，F_R为夹具施加给待测水下机器人的作用力，F′代表夹具处于水中部分受到的流体阻力。

8.根据权利要求5所述的一种水下机器人自推进效率测试方法，其特征在于，通过最小二乘法求取离散点拟合最佳的四次多项式函数，多项式函数为：

f(u)＝au⁴+bu³+cu²+du+e

根据夹具受力补偿后的数据，可以写成：

f(U₁)＝F₁,f(U₂)＝F₂...f(U₁₀)＝F₁₀.

待求解的多项式系数构成列向量

x＝[a b c d e]^T

简写如下：

Ax＝m

该方程可进行最小二乘求解，最小二乘解结果为：

确定多项式系数后，可求得多项式与横坐标相交点坐标，坐标值即为待测水下机器人自推进速度U₀。