隨著“一帶一路”的不斷推進(jìn),我國至2016年隧道總長度超過28000km,數(shù)量約29000座。隧道數(shù)量的劇增,給隧道安全檢測帶來了巨大的壓力和挑戰(zhàn)。為豐富隧道檢測方式,降低人工檢測勞動(dòng)強(qiáng)度和危險(xiǎn)性,提出一種適用于隧道檢測的新型雙輪足復(fù)合式串聯(lián)機(jī)構(gòu)的爬壁機(jī)器人。所設(shè)計(jì)的雙輪足復(fù)合式串聯(lián)機(jī)構(gòu)可實(shí)現(xiàn)多種運(yùn)動(dòng)模式,不僅具備壁面快速移動(dòng)能力,還具備交叉面過渡,跨越壁面障礙的能力,能應(yīng)對(duì)隧道復(fù)雜的壁面環(huán)境,同時(shí)設(shè)計(jì)一種多級(jí)密封裝置,使機(jī)器人可以穩(wěn)定吸附于粗糙壁面。針對(duì)特殊壁面環(huán)境,從設(shè)計(jì)需求上對(duì)爬壁機(jī)器人進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì);對(duì)所設(shè)計(jì)的機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析,對(duì)其越障過程進(jìn)行運(yùn)動(dòng)學(xué)正向/反向求解以及動(dòng)力學(xué)分析;建立其越障過程的穩(wěn)定性判據(jù),并對(duì)爬壁機(jī)器人越障過程進(jìn)行仿真分析;制作樣機(jī),并進(jìn)行樣機(jī)驗(yàn)證試驗(yàn),驗(yàn)證所設(shè)計(jì)爬壁機(jī)器人結(jié)構(gòu)的合理性,運(yùn)動(dòng)的可靠性。具體研究內(nèi)容如下:1.針對(duì)隧道特殊壁面環(huán)境設(shè)計(jì)出一款新型雙輪足復(fù)合機(jī)構(gòu)的爬壁機(jī)器人。分析隧道壁面對(duì)爬壁機(jī)器人的特殊設(shè)計(jì)需求,根據(jù)需求對(duì)每個(gè)裝置進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),利用SOLIDWORKS建立虛擬樣機(jī)三維模型并對(duì)其進(jìn)行機(jī)構(gòu)自由度分析。2.對(duì)所設(shè)計(jì)的爬壁機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析,...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 爬壁機(jī)器人的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外爬壁機(jī)器人研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內(nèi)爬壁機(jī)器人研究現(xiàn)狀
    1.3 爬壁機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)
        1.3.1 吸附裝置
        1.3.2 移動(dòng)平臺(tái)
        1.3.3 軌跡規(guī)劃和運(yùn)動(dòng)規(guī)劃
        1.3.4 控制系統(tǒng)
    1.4 本課題研究內(nèi)容
        1.4.1 爬壁機(jī)器人的整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        1.4.2 爬壁機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)分析與運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        1.4.3 爬壁機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)分析及穩(wěn)定性分析
        1.4.4 爬壁機(jī)器人的樣機(jī)制作及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    1.5 本章小結(jié)
第二章 基于隧道檢測的爬壁機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.1 引言
    2.2 功能要求
    2.3 機(jī)器人結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
        2.3.1 吸附裝置設(shè)計(jì)
        2.3.2 移動(dòng)裝置設(shè)計(jì)
        2.3.3 越障裝置設(shè)計(jì)
        2.3.4 整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
    2.4 機(jī)器人自由度分析
    2.5 本章小結(jié)
第三章 爬壁機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)分析及運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
    3.1 引言
    3.2 運(yùn)動(dòng)分析
        3.2.1 爬壁機(jī)器人越障運(yùn)動(dòng)分析:
        3.2.2 爬壁機(jī)器人交叉面過渡運(yùn)動(dòng)分析:
        3.2.3 軌跡分析
    3.3 爬壁機(jī)器人運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        3.3.1 吸盤的位姿描述及關(guān)節(jié)坐標(biāo)變換
        3.3.2 爬壁機(jī)器人正向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
        3.3.3 爬壁機(jī)器人反向運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 機(jī)器人越障過程動(dòng)力學(xué)建模及越障穩(wěn)定性分析
    4.1 引言
    4.2 爬壁機(jī)器人越障過程的動(dòng)力學(xué)分析
        4.2.1 機(jī)構(gòu)位置分析
        4.2.2 機(jī)構(gòu)主動(dòng)力和慣性力
        4.2.3 系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)方程
    4.3 爬壁機(jī)器人越障過程的穩(wěn)定性分析
        4.3.1 抗傾覆分析
        4.3.2 抗滑動(dòng)分析
    4.4 仿真分析
        4.4.1 爬壁機(jī)器人ADAMS越障過程分析
        4.4.2 爬壁機(jī)器人MATLAB越障穩(wěn)定性分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 樣機(jī)制作及驗(yàn)證
    5.1 引言
    5.2 樣機(jī)的制備
        5.2.1 負(fù)壓機(jī)的選型
        5.2.2 驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選型
        5.2.3 搖臂電機(jī)與主電機(jī)選型
        5.2.4 爬壁機(jī)器人足部殼體及負(fù)壓吸盤的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        5.2.5 機(jī)械腿的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
        5.2.6 樣機(jī)組裝
    5.3樣機(jī)實(shí)驗(yàn)
        5.3.1 爬壁機(jī)器人單足玻璃吸附驗(yàn)證
        5.3.2 爬壁機(jī)器人單足粗糙壁面吸附驗(yàn)證
        5.3.3 爬壁機(jī)器人粗糙壁面越障驗(yàn)證
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 工作展望
致謝
參考文獻(xiàn)
攻讀學(xué)位期間取得的研究成果



本文編號(hào)：3838865