【摘要】：船舶工業(yè)對國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展起到了舉足輕重的作用,而大型船舶的除銹更是船舶行業(yè)的重中之重。但是現(xiàn)有的船舶除銹方式,90%以上是通過人工手持噴槍進(jìn)行除銹工作,利用銅礦渣沖擊船舶壁面進(jìn)行銹跡的清掃,但是這種方式存在著諸多的問題,除銹費(fèi)用高昂、環(huán)境污染嚴(yán)重、效率低下,上述原因嚴(yán)重制約著我國船舶工業(yè)的發(fā)展,因此,亟需改進(jìn)現(xiàn)有的船舶除銹技術(shù)。針對上述問題,本文提出了以爬壁機(jī)器人代替人工攜帶高壓水清洗模塊進(jìn)行船舶壁面除銹工作,同時利用真空回收系統(tǒng)對銹渣和廢水進(jìn)行回收,達(dá)到除銹即干的效果,從而可以安全綠色高效的除銹,針對所提出的方案,展開了如下研究:首先,依據(jù)船舶除銹實(shí)際工況,分析了爬壁機(jī)器人的技術(shù)難點(diǎn),確立了機(jī)器人的設(shè)計(jì)目標(biāo),完成了爬壁機(jī)器人的總體技術(shù)方案設(shè)計(jì),以永磁體和真空負(fù)壓作為吸附方式的履帶式船舶除銹爬壁機(jī)器人,并對爬壁機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)進(jìn)行初步設(shè)計(jì),同時依據(jù)爬壁機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu),對機(jī)器人的驅(qū)動傳動元件進(jìn)行選型。其次,為提高履帶式船舶除銹爬壁機(jī)器人的4個關(guān)鍵性能,即附壁能力、抗傾覆能力、爬行能力和轉(zhuǎn)向能力,對爬壁機(jī)器人的工作路徑進(jìn)行規(guī)劃,建立機(jī)器人的空間位姿,依據(jù)該位姿模型對爬壁機(jī)器人進(jìn)行靜力學(xué)性分析和動力學(xué)分析,并對爬壁機(jī)器人履帶上的永磁吸附單元的磁力和伺服電機(jī)的驅(qū)動力進(jìn)行解算,以達(dá)到機(jī)器人的性能要求。再次,對爬壁機(jī)器人進(jìn)行有限元仿真分析,利用Ansys軟件對機(jī)器人的沖洗裝置進(jìn)行模態(tài)分析,獲得其共振頻率;利用MaxWell軟件分析永磁吸附單元磁力變化范圍,為保護(hù)罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供依據(jù);利用Fluent軟件對高壓水噴嘴的安裝靶距以及噴嘴的收縮角度進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化。最后,針對前幾部分的爬壁機(jī)器人設(shè)計(jì)、優(yōu)化、改進(jìn),對機(jī)器人進(jìn)行樣機(jī)組裝,并分別在實(shí)驗(yàn)室條件下以及船廠實(shí)際船舶除銹工況條件下,對所設(shè)計(jì)的爬壁機(jī)器人進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,判斷是否能夠達(dá)到船舶除銹苛刻要求。
[Abstract]:The shipping industry plays an important role in the development of the national economy, and the rust removal of large ships is the most important thing in the shipping industry. However, more than 90% of the existing ship rust removal methods are carried out by manual hand-held spray gun, and copper slag is used to impact the ship wall for rust cleaning, but there are many problems in this way, and the cost of rust removal is high. The environmental pollution is serious and the efficiency is low, which seriously restricts the development of China's shipping industry. Therefore, it is urgent to improve the existing ship rust removal technology. In order to solve the above problems, this paper proposes to use wall climbing robot instead of artificial carrying high pressure water cleaning module to remove rust from ship wall. At the same time, the vacuum recovery system is used to recover rust slag and waste water, so as to achieve the effect of rust removal and drying. Therefore, the rust removal can be safe, green and efficient. According to the proposed scheme, the following research is carried out: first, according to the actual working conditions of ship rust removal, the technical difficulties of wall climbing robot are analyzed, and the design goal of the robot is established. The overall technical scheme design of the wall-climbing robot is completed. The crawler ship rust-climbing robot with permanent magnet and vacuum negative pressure as adsorption mode is designed, and the mechanical structure of the wall-climbing robot is designed. At the same time, according to the mechanical structure of the wall-climbing robot, the driving and transmission components of the robot are selected. Secondly, in order to improve the four key performance of crawler ship rust climbing robot, that is, wall attachment ability, anti-overturning ability, crawling ability and steering ability, the working path of wall climbing robot is planned, and the spatial posture of the robot is established. According to the pose model, the static analysis and dynamic analysis of the wall-climbing robot are carried out, and the magnetic force of the permanent magnet adsorption unit on the crawler of the wall-climbing robot and the driving force of the servo motor are solved in order to meet the performance requirements of the robot. Thirdly, the finite element simulation analysis of the wall climbing robot is carried out, and the modal analysis of the washing device of the robot is carried out by using Ansys software, and its resonance frequency is obtained. The magnetic force variation range of permanent magnet adsorption unit is analyzed by MaxWell software, which provides the basis for the structure design of protective cover, and the structure of high pressure water nozzle installation target distance and nozzle shrinkage angle is optimized by Fluent software. Finally, according to the design, optimization and improvement of the wall climbing robot in the previous parts, the prototype of the robot is assembled, and under the laboratory conditions and the actual ship rust removal conditions of the shipyard, The designed wall climbing robot is verified by experiments to determine whether it can meet the demanding requirements of ship rust removal.
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 子蔭 ,周潔;爬壁機(jī)器人[J];武漢科技大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2001年01期

2 ;神奇的壁面清洗爬壁機(jī)器人[J];信息技術(shù);2002年02期

3 趙興飛,周憶,石崇輝;氣驅(qū)爬壁機(jī)器人設(shè)計(jì)與計(jì)算[J];機(jī)床與液壓;2003年03期

4 郭成,談士力,翁盛隆;微型爬壁機(jī)器人研究的關(guān)鍵技術(shù)[J];制造業(yè)自動化;2004年07期

5 談士力;郭成;;微型爬壁機(jī)器人研究的關(guān)鍵技術(shù)[J];機(jī)床與液壓;2005年11期

6 肖立,佟仕忠,丁啟敏,吳俊生;爬壁機(jī)器人的現(xiàn)狀與發(fā)展[J];自動化博覽;2005年01期

7 覃善興;劉榮;徐禎祥;;小型負(fù)壓式爬壁機(jī)器人壓力配置的優(yōu)化設(shè)計(jì)[J];軍民兩用技術(shù)與產(chǎn)品;2007年02期

8 吳善強(qiáng);陳曉東;李滿天;孫立寧;;爬壁機(jī)器人的力學(xué)分析與實(shí)驗(yàn)[J];光學(xué)精密工程;2008年03期

9 衣正堯;弓永軍;王興如;王祖溫;;船舶除銹爬壁機(jī)器人設(shè)計(jì)方案研究[J];機(jī)床與液壓;2010年07期

10 黎明和;何斌;岳繼光;陸漢雄;周艷敏;;濕吸附機(jī)理及其在仿生爬壁機(jī)器人中的應(yīng)用[J];機(jī)器人;2010年05期

相關(guān)會議論文 前5條

1 劉登成;劉傳才;董宏林;洪方文;;爬壁機(jī)器人系統(tǒng)空氣動力性能數(shù)值分析[A];2007年船舶力學(xué)學(xué)術(shù)會議暨《船舶力學(xué)》創(chuàng)刊十周年紀(jì)念學(xué)術(shù)會議論文集[C];2007年

2 劉雪飛;于今;劉偉;;一種新型爬壁機(jī)器人結(jié)構(gòu)建模分析與實(shí)驗(yàn)研究[A];2010年重慶市機(jī)械工程學(xué)會學(xué)術(shù)年會論文集[C];2010年

3 劉萬里;曲興華;閆勇剛;;輪腿復(fù)合式爬壁機(jī)器人設(shè)計(jì)及運(yùn)動特性分析[A];第二十六屆中國控制會議論文集[C];2007年

4 孫錦山;楊慶華;阮健;;氣動多吸盤爬壁機(jī)器人[A];中國力學(xué)學(xué)會學(xué)術(shù)大會'2005論文摘要集（上）[C];2005年

5 肖軍;賈寧宇;于淼;席寧;;小型爬壁機(jī)器人步態(tài)規(guī)劃的研究[A];2007中國控制與決策學(xué)術(shù)年會論文集[C];2007年

相關(guān)重要報紙文章 前3條

1 劉培香邋初霞;反恐爬壁機(jī)器人在哈誕生[N];哈爾濱日報;2007年

2 劉培香　記者　 李麗云;哈工大研制成“反恐斗士”爬壁機(jī)器人[N];科技日報;2007年

3 本報記者 林莉君;為興趣撐起天空 讓創(chuàng)意變成現(xiàn)實(shí)[N];科技日報;2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前10條

1 孫玲;除銹爬壁機(jī)器人壁面行走控制技術(shù)研究[D];大連海事大學(xué);2015年

2 吳fE;生物干性粘附爬行機(jī)理與仿生爬壁機(jī)器人研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

3 劉京誠;微小步行爬壁機(jī)器人驅(qū)動與位置檢測技術(shù)及系統(tǒng)[D];重慶大學(xué);2003年

4 吳善強(qiáng);低噪聲負(fù)壓吸附爬壁機(jī)器人系統(tǒng)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2007年

5 衣正堯;用于搭載船舶除銹清洗器的爬壁機(jī)器人研究[D];大連海事大學(xué);2010年

6 劉彥偉;爪刺式爬壁機(jī)器人仿生機(jī)理與系統(tǒng)研究[D];中國科學(xué)技術(shù)大學(xué);2015年

7 李志海;輪足混合驅(qū)動爬壁機(jī)器人及其關(guān)鍵技術(shù)的研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2010年

8 陳勇;Halbach陣列機(jī)器人磁吸附單元理論分析與實(shí)驗(yàn)研究[D];南京理工大學(xué);2013年

9 邵潔;基于壁虎形態(tài)仿生的爬壁機(jī)器人技術(shù)研究[D];北京理工大學(xué);2014年

10 錢志源;帶滑動式吸盤的爬壁機(jī)器人運(yùn)動特性分析及其應(yīng)用研究[D];上海交通大學(xué);2007年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 唐浩;船舶壁面除銹爬壁機(jī)器人的研究[D];大連海事大學(xué);2008年

2 趙興飛;氣驅(qū)爬壁機(jī)器人理論與實(shí)驗(yàn)研究[D];重慶大學(xué);2004年

3 吳田;船用智能測厚裝置及其控制系統(tǒng)研究[D];集美大學(xué);2015年

4 李帥;基于并聯(lián)控制的爬壁機(jī)器人的研制[D];重慶大學(xué);2015年

5 樊亞磊;水下爬壁機(jī)器人變磁力腳吸盤控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究[D];河南工業(yè)大學(xué);2015年

6 楊保強(qiáng);壁面跨越磁吸附爬壁機(jī)器人機(jī)械系統(tǒng)設(shè)計(jì)及典型工況力學(xué)特性分析[D];東南大學(xué);2015年

7 許天啟;可壁面過渡磁輪爬壁機(jī)器人吸附穩(wěn)定性與驅(qū)動特性研究[D];東南大學(xué);2015年

8 滕迪;負(fù)壓爬壁機(jī)器人及其控制技術(shù)研究[D];北京理工大學(xué);2016年

9 屈長龍;基于船舶除銹爬壁機(jī)器人的高壓水射流仿真研究及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證[D];華南理工大學(xué);2016年

10 汪興潮;船舶除銹爬壁機(jī)器人技術(shù)研究[D];華南理工大學(xué);2016年

，

本文編號：2494117