爬壁機器人是未來中國智能科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要部分,已經(jīng)能夠代替人類在一些極端惡劣的環(huán)境開展許多工作,例如罐體或管線裂痕、腐蝕、失效及焊接缺陷的定期檢測,船體的清洗與噴漆。對于石化行業(yè)來說,儲油罐等大型壓力容器的安全性需要靠定期的檢測來保證。然而在檢測前,需要依靠罐體在其內(nèi)外搭建腳手架,檢測人員站在腳手架上,手持檢測設(shè)備檢測,施工量大,工作危險系數(shù)高,檢測周期長,因此迫切需要一種自動檢測機器人來減少人工成本及操作危險性。本文在查閱大量文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上,分析了眾多國內(nèi)外爬壁機器人的結(jié)構(gòu),結(jié)合實際儲油罐檢測工況,設(shè)計了一種新型石化儲罐檢測爬壁機器人。本文主要做了以下研究:（1）基于圓弧形曲面移動及焊縫越障要求,設(shè)計了爬壁機器人曲面自適應(yīng)移動機構(gòu)。根據(jù)儲罐檢測需求,設(shè)計了無損檢測機構(gòu),進而設(shè)計了機器人的整體結(jié)構(gòu)。（2）基于機器人在罐壁的運動狀態(tài),對機器人進行了靜力學(xué)及動力學(xué)分析,并進行了仿真,得到了機器人所需可靠吸附力�；跈C器人可靠吸附力與吸附單元之間的關(guān)系,結(jié)合吸附結(jié)構(gòu)輕量化要求,完成了吸附單元的磁路分析,設(shè)計了磁輪結(jié)構(gòu),并基于磁高效率原則,利用Ansoft有限元分析軟件對磁體尺寸進行了優(yōu)化。（... 

【文章來源】：河北工業(yè)大學(xué)天津市 211工程院校

【文章頁數(shù)】：88 頁

【學(xué)位級別】：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 爬壁機器人國內(nèi)外發(fā)展概況
        1.2.1 爬壁機器人分類
        1.2.2 爬壁機器人國外發(fā)展概況
        1.2.3 爬壁機器人國內(nèi)發(fā)展概況
    1.3 課題來源及主要研究內(nèi)容
第二章 石化儲罐檢測爬壁機器人機構(gòu)研究
    2.1 引言
    2.2 石化儲罐檢測爬壁機器人功能、性能分析與設(shè)計目標(biāo)
    2.3 石化儲罐檢測爬壁機器人機構(gòu)方案設(shè)計
        2.3.1 機器人吸附方式設(shè)計
        2.3.2 機器人移動方式設(shè)計
        2.3.3 機器人驅(qū)動方式設(shè)計
        2.3.4 機器人檢測方式設(shè)計
    2.4 石化儲罐檢測爬壁機器人模塊化機構(gòu)設(shè)計
        2.4.1 機器人模塊化設(shè)計思想
        2.4.2 機器人功能模塊劃分
        2.4.3 機器人本體機構(gòu)設(shè)計
        2.4.4 機器人檢測機構(gòu)設(shè)計
    2.5 本章小結(jié)
第三章 石化儲罐檢測爬壁機器人力學(xué)特性分析
    3.1 引言
    3.2 石化儲罐檢測爬壁機器人靜力學(xué)分析
        3.2.1 機器人沿豎直壁面靜態(tài)下滑靜力學(xué)分析
        3.2.2 機器人豎直傾覆翻轉(zhuǎn)靜力學(xué)分析
        3.2.3 機器人水平傾覆翻轉(zhuǎn)靜力學(xué)分析
    3.3 石化儲罐檢測爬壁機器人動力學(xué)分析
        3.3.1 機器人豎直向上移動動力學(xué)分析
        3.3.2 機器人原地轉(zhuǎn)向動力學(xué)分析
        3.3.3 機器人豎直向上移動動力學(xué)ADAMS仿真及分析
        3.3.4 機器人原地轉(zhuǎn)向動力學(xué)ADAMS仿真及分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 石化儲罐檢測爬壁機器人懸擺吸附機構(gòu)優(yōu)化設(shè)計
    4.1 引言
    4.2 傳統(tǒng)磁吸附單元分析
    4.3 新型懸擺磁吸附機構(gòu)設(shè)計
        4.3.1 吸附機構(gòu)設(shè)計
        4.3.2 磁路設(shè)計
        4.3.3 材料的選擇及其性能參數(shù)
    4.4 Ansoft有限元分析計算理論
        4.4.1 三維靜磁場的求解
        4.4.2 電磁力計算
    4.5 新型懸擺吸附機構(gòu)與傳統(tǒng)磁吸附單元磁路對比
    4.6 基于磁高效率懸擺吸附結(jié)構(gòu)的優(yōu)化
        4.6.1 優(yōu)化目標(biāo)
        4.6.2 優(yōu)化涉及參數(shù)
        4.6.3 優(yōu)化過程及結(jié)果
    4.7 試驗結(jié)果及分析
    4.8 本章小結(jié)
第五章 石化儲罐檢測爬壁機器人控制系統(tǒng)設(shè)計
    5.1 引言
    5.2 石化儲罐檢測爬壁機器人控制方式設(shè)計
    5.3 石化儲罐檢測爬壁機器人控制系統(tǒng)基本架構(gòu)
    5.4 石化儲罐檢測爬壁機器人控制系統(tǒng)硬件設(shè)備選擇
        5.4.1 PLC機型選擇
        5.4.2 伺服電機選擇
        5.4.3 伺服電機驅(qū)動器選擇
    5.5 石化儲罐檢測爬壁機器人控制系統(tǒng)程序設(shè)計
        5.5.1 Copley驅(qū)動器設(shè)置
        5.5.2 伺服電機加減速控制
    5.6 本章小結(jié)
第六章 石化儲罐檢測爬壁機器人樣機試驗
    6.1 引言
    6.2 石化儲罐檢測爬壁機器人移動特性試驗
        6.2.1 機器人豎直移動試驗
        6.2.2 機器人水平移動試驗
        6.2.3 機器人零半徑轉(zhuǎn)向移動試驗
        6.2.4 機器人帶負(fù)載移動試驗
        6.2.5 機器人越障試驗
        6.2.6 機器人越加強圈試驗
    6.3 石化儲罐檢測爬壁機器人檢測試驗
        6.3.1 機器人漆膜測厚試驗
        6.3.2 機器人鋼板測厚試驗
    6.4 石化儲罐檢測爬壁機器人試驗結(jié)果分析
    6.5 本章小結(jié)
第七章 總結(jié)與展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間所取得的相關(guān)科研成果
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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[3]輪足組合越障全位置自主焊接機器人的虛擬樣機設(shè)計與分析[D]. 陳國明.上海交通大學(xué) 2010
[4]爬壁機器人設(shè)計及動力性能研究[D]. 王榮華.沈陽工業(yè)大學(xué) 2007
[5]油罐檢測爬壁機器人技術(shù)及系統(tǒng)研究[D]. 田蘭圖.清華大學(xué) 2004



本文編號：3430701