隨著國內(nèi)石化行業(yè)的不斷發(fā)展,大型立式儲油罐應(yīng)用越來越廣泛。根據(jù)石化行業(yè)標準與要求,為保證儲油罐處于安全運行狀態(tài),需要定期進行容積檢驗。目前的檢測手段,大多由人工操作移動徑向偏差測量儀完成。由于受儲油罐環(huán)境和工作條件制約,工作人員工作量大,檢測效率低、危險系數(shù)高。因此,為減輕人工繁雜作業(yè),開發(fā)適用于儲油罐現(xiàn)場環(huán)境并具有負載能力的爬壁機器人,具有十分重要的現(xiàn)實意義。本文通過對國內(nèi)外現(xiàn)有爬壁機器人的運動方式以及爬壁方式的特點進行分析和總結(jié)的基礎(chǔ)上,提出了一種適用于大型立式儲油罐外壁檢測的新型永磁輪式爬壁機器人結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案。首先進行機械本體設(shè)計和控制系統(tǒng)搭建,確定爬壁機器人的吸附、行走和驅(qū)動方案。然后對爬壁機器人進行了靜力學(xué),運動學(xué)和動力學(xué)建模,得到臨界條件下對磁吸附力的極限要求,使用Maxwell軟件對吸附磁回路各參數(shù)與吸附力之間關(guān)系進行了仿真分析,從而確定吸附機構(gòu)的尺寸,并通過實驗裝置驗證吸附力與仿真值結(jié)果。接著基于Maxwell和Workbench進行磁固耦合,對模型進行靜力學(xué)分析和預(yù)應(yīng)力模態(tài)仿真分析。為了達到輕量化目的,對底板進行多目標遺傳算法優(yōu)化。最后利用動力學(xué)仿真軟件ADAMS與...

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
符號說明
1 緒論
    1.1 研究的目的和意義
    1.2 國內(nèi)外爬壁機器人發(fā)展概況
        1.2.1 磁吸附爬壁機器人
        1.2.2 負壓吸附爬壁機器人
        1.2.3 仿生吸附爬壁機器人
        1.2.4 爬壁機器人現(xiàn)狀分析
    1.3 課題的主要研究內(nèi)容
2 機械本體結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)設(shè)計
    2.1 機械本體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計
        2.1.1 行走機構(gòu)
        2.1.2 動力系統(tǒng)
        2.1.3 傳動系統(tǒng)
        2.1.4 吸附材料的選擇
    2.2 控制系統(tǒng)方案設(shè)計
        2.2.1 爬壁機器人控制系統(tǒng)硬件整體設(shè)計
        2.2.2 STM32Cube MX介紹及相關(guān)配置
    2.3 本章總結(jié)
3 爬壁機器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計與吸附力分析
    3.1 靜力學(xué)分析
    3.2 運動學(xué)分析
    3.3 動力學(xué)分析
    3.4 磁鐵吸附系統(tǒng)設(shè)計
        3.4.1 磁鐵與鐵壁距離q
        3.4.2 軛鐵厚度ε
        3.4.3 磁鐵之間距離λ
    3.5 底盤吸附力實驗驗證
    3.6 本章總結(jié)
4 爬壁機器人結(jié)構(gòu)有限元分析與多目標優(yōu)化
    4.1 有限元靜力學(xué)分析
        4.1.1 有限元靜態(tài)分析理論
        4.1.2 有限元靜力學(xué)分析流程
    4.2 模態(tài)分析
        4.2.1 模態(tài)分析理論
        4.2.2 模態(tài)分析過程
        4.2.3 模態(tài)結(jié)果分析
    4.3 底板多目標遺傳算法優(yōu)化分析
        4.3.1 遺傳算法及其基本原理
        4.3.2 Workbench Design Exploration概述
        4.3.3 結(jié)構(gòu)的優(yōu)化設(shè)計流程
    4.4 本章總結(jié)
5 運行軌跡聯(lián)合仿真分析
    5.1 直線段與圓弧段軌跡方程及偏差模型建立
        5.1.1 直線段軌跡方程及偏差模型建立
        5.1.2 圓弧段軌跡方程及偏差模型建立
    5.2 虛擬樣機技術(shù)簡介
    5.3 MATLAB/SIMULINK簡介
    5.4 聯(lián)合仿真流程方案
        5.4.1 ADAMS中爬壁機器人模型建立
        5.4.2 添加約束載荷和驅(qū)動
        5.4.3 建立狀態(tài)變量
        5.4.4 加載ADAMS/Control模塊
        5.4.5 控制系統(tǒng)的設(shè)計
        5.4.6 仿真結(jié)果分析
    5.5 轉(zhuǎn)彎半徑對爬壁機器人行走特性影響
        5.5.1 仿真結(jié)果分析
    5.6 本章總結(jié)
6 總結(jié)與展望
參考文獻
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號：3847555