隨著國(guó)內(nèi)石化行業(yè)的不斷發(fā)展,大型立式儲(chǔ)油罐應(yīng)用越來(lái)越廣泛。根據(jù)石化行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)與要求,為保證儲(chǔ)油罐處于安全運(yùn)行狀態(tài),需要定期進(jìn)行容積檢驗(yàn)。目前的檢測(cè)手段,大多由人工操作移動(dòng)徑向偏差測(cè)量?jī)x完成。由于受儲(chǔ)油罐環(huán)境和工作條件制約,工作人員工作量大,檢測(cè)效率低、危險(xiǎn)系數(shù)高。因此,為減輕人工繁雜作業(yè),開(kāi)發(fā)適用于儲(chǔ)油罐現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境并具有負(fù)載能力的爬壁機(jī)器人,具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文通過(guò)對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有爬壁機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方式以及爬壁方式的特點(diǎn)進(jìn)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(chǔ)油罐外壁檢測(cè)的新型永磁輪式爬壁機(jī)器人結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案。首先進(jìn)行機(jī)械本體設(shè)計(jì)和控制系統(tǒng)搭建,確定爬壁機(jī)器人的吸附、行走和驅(qū)動(dòng)方案。然后對(duì)爬壁機(jī)器人進(jìn)行了靜力學(xué),運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)建模,得到臨界條件下對(duì)磁吸附力的極限要求,使用Maxwell軟件對(duì)吸附磁回路各參數(shù)與吸附力之間關(guān)系進(jìn)行了仿真分析,從而確定吸附機(jī)構(gòu)的尺寸,并通過(guò)實(shí)驗(yàn)裝置驗(yàn)證吸附力與仿真值結(jié)果。接著基于Maxwell和Workbench進(jìn)行磁固耦合,對(duì)模型進(jìn)行靜力學(xué)分析和預(yù)應(yīng)力模態(tài)仿真分析。為了達(dá)到輕量化目的,對(duì)底板進(jìn)行多目標(biāo)遺傳算法優(yōu)化。最后利用動(dòng)力學(xué)仿真軟件ADAMS與...

【文章頁(yè)數(shù)】：90 頁(yè)

【學(xué)位級(jí)別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
符號(hào)說(shuō)明
1 緒論
    1.1 研究的目的和意義
    1.2 國(guó)內(nèi)外爬壁機(jī)器人發(fā)展概況
        1.2.1 磁吸附爬壁機(jī)器人
        1.2.2 負(fù)壓吸附爬壁機(jī)器人
        1.2.3 仿生吸附爬壁機(jī)器人
        1.2.4 爬壁機(jī)器人現(xiàn)狀分析
    1.3 課題的主要研究?jī)?nèi)容
2 機(jī)械本體結(jié)構(gòu)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)
    2.1 機(jī)械本體結(jié)構(gòu)方案設(shè)計(jì)
        2.1.1 行走機(jī)構(gòu)
        2.1.2 動(dòng)力系統(tǒng)
        2.1.3 傳動(dòng)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(jì)
        2.2.1 爬壁機(jī)器人控制系統(tǒng)硬件整體設(shè)計(jì)
        2.2.2 STM32Cube MX介紹及相關(guān)配置
    2.3 本章總結(jié)
3 爬壁機(jī)器人結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)與吸附力分析
    3.1 靜力學(xué)分析
    3.2 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析
    3.3 動(dòng)力學(xué)分析
    3.4 磁鐵吸附系統(tǒng)設(shè)計(jì)
        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(pán)吸附力實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證
    3.6 本章總結(jié)
4 爬壁機(jī)器人結(jié)構(gòu)有限元分析與多目標(biāo)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(guò)程
        4.2.3 模態(tài)結(jié)果分析
    4.3 底板多目標(biāo)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(jì)流程
    4.4 本章總結(jié)
5 運(yùn)行軌跡聯(lián)合仿真分析
    5.1 直線(xiàn)段與圓弧段軌跡方程及偏差模型建立
        5.1.1 直線(xiàn)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(jī)技術(shù)簡(jiǎn)介
    5.3 MATLAB/SIMULINK簡(jiǎn)介
    5.4 聯(lián)合仿真流程方案
        5.4.1 ADAMS中爬壁機(jī)器人模型建立
        5.4.2 添加約束載荷和驅(qū)動(dòng)
        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(jì)
        5.4.6 仿真結(jié)果分析
    5.5 轉(zhuǎn)彎半徑對(duì)爬壁機(jī)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(xiàn)
致謝
攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文



本文編號(hào)：3847555