本文關(guān)鍵詞：水下清刷機械手的設(shè)計與分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

《浙江大學(xué)》 2014年

水下清刷機械手的設(shè)計與分析

陳泓伍  

【摘要】：隨著世界經(jīng)濟的發(fā)展,遠(yuǎn)洋運輸事業(yè)取得了飛速發(fā)展,而船體水線以下的船殼及螺旋槳都會生長海生物,致使降低艦船航速降低、增加燃料消耗成本,導(dǎo)致維修需要花費大量時間、人力和經(jīng)費。為提高修造船廠的智能化和維修效率,急需研制水下船體表面清刷機器人。目前水下螺旋槳自動清刷機器人的研究還很少,水下清刷機械手的設(shè)計與分析具有重要價值。水下清刷機械手作為水下機器人的拓展模塊,在水下完成對螺旋槳槳葉復(fù)雜曲面的自動清刷作業(yè),由2只對稱結(jié)構(gòu)的抓取機械手和1只清刷機械手組成。 首先綜合研究分析國內(nèi)外水下清刷技術(shù)和水下機械手的現(xiàn)狀,結(jié)合作業(yè)需求,確定水下清刷機械手的技術(shù)要求和作業(yè)原理,通過三維設(shè)計軟件SolidWorks完成了虛擬三維模型,確定了設(shè)計方案。由于作業(yè)空間復(fù)雜,該機械手的關(guān)節(jié)對連桿參數(shù),各關(guān)節(jié)的變量范圍和液壓部件的性能參數(shù)的準(zhǔn)確性要求高。選取抓取機械手的肘部左右擺動關(guān)節(jié),清刷機械手的清刷磨頭上下伸縮關(guān)節(jié),及磨頭回轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)等具代表性的關(guān)鍵部件進行了設(shè)計分析的闡述。再采用圖解法和分組結(jié)合法,及對螺旋槳曲面的分段處理方法,解決了在沒有其它水下清刷機械手作為參考和只有螺旋槳參數(shù)的情況下,如何迅速確立機械手結(jié)構(gòu)尺寸的難題,使既能得到機械手的連桿參數(shù)和關(guān)節(jié)變量范圍,又能確保機械手能達到所需要的復(fù)雜工作空間。之后,采用數(shù)值方法對抓取機械手和清刷機械手進行運動學(xué)求解,在MATLAB環(huán)境下采用蒙特卡洛法對工作空間進行仿真,驗證圖解法求得的機械手工作空間的正確性,及各連桿參數(shù)和關(guān)節(jié)變量范圍的合理性。最后,利用有限元分析軟件ANSYS對肘部液壓缸和抓取機械手進行了應(yīng)力和應(yīng)變分析,驗證設(shè)計是否滿足強度要求。 研究工作表明：對螺旋槳進行水下清刷作業(yè),采用多只機械手協(xié)同作業(yè)可以取得較好的清刷效果,避免物理傷害；采用圖解法和分組結(jié)合法,及對螺旋槳曲面的分段處理方法,可以迅速確立機械手的結(jié)構(gòu)尺寸,得到機械手的連桿參數(shù)和關(guān)節(jié)變量范圍,同時確保機械手的工作空間能滿足要求；水下清刷機械手具備覆蓋盲區(qū)的能力,對目標(biāo)4葉螺旋槳槳葉的葉面、葉背復(fù)雜曲面各需要5次作業(yè),可高效、完整地完成清刷作業(yè)。研究工作為后續(xù)樣機的制作打下了基礎(chǔ),也為針對不同型號螺旋槳清刷作業(yè)的機械手研究提供了參考依據(jù)。

【關(guān)鍵詞】：
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號】：U672.1
【目錄】：

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