【摘要】：破拆機器人因結(jié)構(gòu)緊湊、自由度多、作業(yè)精度高、操作靈活等優(yōu)點在工程中得到廣泛應(yīng)用。采用了單泵多執(zhí)行器負載敏感液壓控制系統(tǒng)的破拆機器人可以根據(jù)負載的變化情況來實時調(diào)整泵的輸出壓力與輸出流量,有效地提高了傳統(tǒng)破拆機器人液壓傳動效率。但是,這類系統(tǒng)在負負載及復(fù)合動作時仍有大量能量浪費。因此,基于負載敏感系統(tǒng)進一步展開能量回收的研究是十分必要的,具有較好的理論研究意義和工程應(yīng)用價值。目前有關(guān)能量回收技術(shù)的研究大多僅針對負負載展開,但在論文的研究中發(fā)現(xiàn)實際上有些非負負載也具備采用能量回收單元進行回收的可能性。論文提出了一種新型臂系能量回收方案,即通過電子控制系統(tǒng)對不同工況進行識別,實現(xiàn)在某些復(fù)合動作下對勢能和壓力補償閥能耗的同時回收,從而提升系統(tǒng)節(jié)能效果。此外,論文基于單泵多執(zhí)行器閥前補償負載敏感系統(tǒng)開展能量回收的研究具有執(zhí)行元件速度只與比例閥開度有關(guān)而與能量回收單元背壓無關(guān)的優(yōu)點。論文主要研究工作和成果如下:(1)聯(lián)合仿真建模研究。根據(jù)破拆機器人本體結(jié)構(gòu)以及液壓系統(tǒng)的組成,采用AMESIM和Virtual.Lab Motion軟件建立了破拆機器人機電液聯(lián)合仿真模型,實現(xiàn)了電液系統(tǒng)和機械系統(tǒng)之間的耦合以及實時地數(shù)據(jù)交互。(2)液壓系統(tǒng)靜動態(tài)特性及實驗研究。分析了不同參數(shù)對回轉(zhuǎn)動態(tài)特性的影響,研究了機械臂在上升、下降和復(fù)合動作下的運動規(guī)律,發(fā)現(xiàn)了回轉(zhuǎn)制動末段以及機械臂下放初始階段的抖動現(xiàn)象。對破拆機器人進行樣機實驗,通過實驗數(shù)據(jù)和仿真數(shù)據(jù)的對比驗證了仿真模型的準確性。(3)能耗分析研究。對回轉(zhuǎn)制動、機械臂下降以及大臂和二臂復(fù)合動作過程的能耗進行分析,研究表明,在安全閥、平衡閥和壓力補償閥上存在數(shù)量可觀的可回收能量。(4)回轉(zhuǎn)能量回收系統(tǒng)研究。設(shè)計了回轉(zhuǎn)制動回油側(cè)高壓油通過換向閥充入蓄能器并在回轉(zhuǎn)啟動時釋放的能量回收利用方案,研究表明,所設(shè)計的回轉(zhuǎn)能量回收系統(tǒng)不僅可以起到回收制動動能的作用,而且可以減輕制動末段的抖動。(5)臂系能量回收系統(tǒng)研究。設(shè)計了新型臂系能量回收方案,通過電子控制系統(tǒng)對不同工況的識別實現(xiàn)了勢能和壓力補償閥能量的回收,研究表明,該方案使得大臂和二臂在不同上升工況下可節(jié)能30%~67.6%且下放時的穩(wěn)定性得到較大提高。
【圖文】：

破拆機器人液壓系統(tǒng)特性分析及能量回收布魯克機器人有多種型號，其中最小型號的機器人可以在室內(nèi)作業(yè)，可以乘坐電梯甚至自主攀爬樓梯，Brokk60 就是其中一款，其效率大約是人工作業(yè)的 8 倍。而最大的機器人如 Brokk800P，重量在 10 噸以上，最大臂長約 9.8m，廣泛應(yīng)用于大型轉(zhuǎn)窖的除渣等方面，，其遠程遙控功能可以避免使用人員受到來自周圍危險作業(yè)環(huán)境的威脅[8]。目前，TOPTEC 和 FINMAC 是分別來自于德國和芬蘭的在研發(fā)與生產(chǎn)破拆機器人方面的標桿企業(yè)[9]。圖 1.1 和圖 1.2 所示為 BROKK 機器人作業(yè)現(xiàn)場。

破拆機器人液壓系統(tǒng)特性分析及能量回收布魯克機器人有多種型號，其中最小型號的機器人可以在室內(nèi)作業(yè)，可以乘坐電梯甚至自主攀爬樓梯，Brokk60 就是其中一款，其效率大約是人工作業(yè)的 8 倍。而最大的機器人如 Brokk800P，重量在 10 噸以上，最大臂長約 9.8m，廣泛應(yīng)用于大型轉(zhuǎn)窖的除渣等方面，其遠程遙控功能可以避免使用人員受到來自周圍危險作業(yè)環(huán)境的威脅[8]。目前，TOPTEC 和 FINMAC 是分別來自于德國和芬蘭的在研發(fā)與生產(chǎn)破拆機器人方面的標桿企業(yè)[9]。圖 1.1 和圖 1.2 所示為 BROKK 機器人作業(yè)現(xiàn)場。
【學(xué)位授予單位】：安徽工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：TH137;TP242

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本文編號：2619350