發(fā)布時(shí)間：2017-07-31 17:08

  本文關(guān)鍵詞：大型鋼架結(jié)構(gòu)用爬行機(jī)器人平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：爬壁機(jī)器人的研究始于上世紀(jì)六十年代,之后逐漸在工業(yè)生產(chǎn)中取得了應(yīng)用�，F(xiàn)階段對于港口大型鋼架結(jié)構(gòu),如：橋吊、塔吊、卸船機(jī)等的防腐涂裝、檢測維護(hù)都是通過人工搭腳手架的方式進(jìn)行作業(yè),該方式擁有很多弊端：第一、工人施工環(huán)境危險(xiǎn)；第二、維護(hù)成本很高；第三、施工質(zhì)量因人員技能的差異而參次不齊。為了解決上述難題,實(shí)現(xiàn)港口大型鋼架結(jié)構(gòu)維護(hù)的低風(fēng)險(xiǎn)、低成本、高質(zhì)量的目標(biāo),本文首先查閱了有關(guān)爬壁機(jī)器人的國內(nèi)外相關(guān)文獻(xiàn),并在此基礎(chǔ)上擬開發(fā)出一種爬行機(jī)器人平臺(tái)原理樣機(jī),該原理樣機(jī)可攜帶必要的維護(hù)設(shè)備代替工人進(jìn)行施工。根據(jù)工作的環(huán)境,此爬行機(jī)器人平臺(tái)采用坐標(biāo)系式的行走方式、電磁鐵吸附的吸附方式。整個(gè)原理樣機(jī)的主運(yùn)動(dòng)與足部運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力源均采用推桿電機(jī)。這樣可以做到結(jié)構(gòu)緊湊、控制簡單。其次,本文進(jìn)行了爬行機(jī)器人平臺(tái)的基體、行走機(jī)構(gòu)、吸附機(jī)構(gòu)、視屏監(jiān)視機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)、防掉落機(jī)構(gòu)以及維護(hù)設(shè)備的選擇；通過調(diào)研實(shí)驗(yàn),計(jì)算出爬行機(jī)器人平臺(tái)應(yīng)該具備的負(fù)載能力,研究防腐漆層對電磁鐵吸力的影響；而且根據(jù)實(shí)際情況對爬行機(jī)器人平臺(tái)的空間任意姿態(tài)進(jìn)行靜力平衡建模,并運(yùn)用MATLAB軟件進(jìn)行理論仿真,得到了爬行機(jī)器人平臺(tái)不失穩(wěn)的最小電磁鐵吸力。選擇合適的電磁鐵并對其進(jìn)行負(fù)載實(shí)驗(yàn)：利用ANSYS軟件進(jìn)行爬行機(jī)器人平臺(tái)關(guān)鍵零部件的靜力學(xué)分析,驗(yàn)證關(guān)鍵部件連接的可靠性；最后設(shè)計(jì)制作了基于OMRON CP1H PLC主控制器的控制系統(tǒng)。經(jīng)過以上的研究、分析、設(shè)計(jì)之后,筆者試制了爬行機(jī)器人平臺(tái)原理樣機(jī)。通過實(shí)驗(yàn)測試,證明了該爬行機(jī)器人平臺(tái)方案是可行的,完全可以達(dá)到技術(shù)要求,為港口大型鋼架維護(hù)的施工作業(yè)方式的改變打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：爬行機(jī)器人平臺(tái) 靜力平衡 PLC
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 緒論10-19
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 爬壁機(jī)器人技術(shù)研究現(xiàn)狀11-17
• 1.2.1 國外爬壁機(jī)器人研究現(xiàn)狀11-15
• 1.2.2 國內(nèi)爬壁機(jī)器人研究現(xiàn)狀15-17
• 1.3 課題的研究內(nèi)容17-18
• 1.4 本章小結(jié)18-19
• 第二章 爬行機(jī)器人平臺(tái)總體方案設(shè)計(jì)19-23
• 2.1 爬行機(jī)器人平臺(tái)總體設(shè)計(jì)目標(biāo)19
• 2.1.1 裝置預(yù)期要求19
• 2.1.2 性能指標(biāo)19
• 2.2 爬行機(jī)器人平臺(tái)總體結(jié)構(gòu)方案19-21
• 2.2.1 吸附方式選擇19-20
• 2.2.2 移動(dòng)方式選擇20-21
• 2.2.3 驅(qū)動(dòng)方式選擇21
• 2.3 爬行機(jī)器人平臺(tái)總體方案設(shè)計(jì)21-22
• 2.4 本章小結(jié)22-23
• 第三章 爬行機(jī)器人平臺(tái)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23-35
• 3.1 爬行機(jī)器人平臺(tái)框架基體機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23
• 3.2 X向與Y向主運(yùn)動(dòng)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)23-24
• 3.3 足部升降與吸附機(jī)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)24-27
• 3.4 視屏監(jiān)視裝置機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)27-28
• 3.5 噴涂設(shè)備氣動(dòng)回路設(shè)計(jì)28
• 3.6 爬行機(jī)器人平臺(tái)防掉落方式選擇28
• 3.7 爬行機(jī)器人平臺(tái)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)分析28-31
• 3.7.1 平整壁面直線前進(jìn)功能的實(shí)現(xiàn)29-30
• 3.7.2 平整壁面直線后退功能的實(shí)現(xiàn)30
• 3.7.3 平整壁面越障行走功能的實(shí)現(xiàn)30-31
• 3.8 爬行機(jī)器人平臺(tái)主要元件選擇31-34
• 3.8.1 推桿電機(jī)選型31-33
• 3.8.2 視屏監(jiān)視裝置選擇33
• 3.8.3 噴涂裝置配件選擇33
• 3.8.4 鋼架結(jié)構(gòu)缺陷檢測裝置選擇33-34
• 3.9 本章小結(jié)34-35
• 第四章 爬行機(jī)器人平臺(tái)力學(xué)分析35-54
• 4.1 鋼架結(jié)構(gòu)表面防腐漆對電磁鐵力學(xué)性能的相關(guān)研究35-38
• 4.1.1 防腐漆層對電磁鐵吸力大小影響測定實(shí)驗(yàn)35-37
• 4.1.2 防腐漆層對電磁鐵摩擦系數(shù)的影響測定實(shí)驗(yàn)37-38
• 4.2 爬行機(jī)器人平臺(tái)靜力學(xué)研究38-46
• 4.2.1 爬行機(jī)器人平臺(tái)負(fù)載大小確定38-40
• 4.2.2 爬行機(jī)器人平臺(tái)靜力學(xué)建模分析40-46
• 4.3 爬行機(jī)器人平臺(tái)部分關(guān)鍵零件受力分析46-53
• 4.3.1 Ⅰ號連接件47-49
• 4.3.2 Ⅱ號連接件49-51
• 4.3.3 Ⅲ號連接件51-53
• 4.4 本章小結(jié)53-54
• 第五章 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與研究54-68
• 5.1 控制系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)54-55
• 5.2 控制系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)55-61
• 5.2.1 控制系統(tǒng)的主控制單元選擇55-56
• 5.2.2 控制系統(tǒng)工作方式設(shè)定56
• 5.2.3 傳感器的選擇56-58
• 5.2.4 控制系統(tǒng)基本電路圖58-61
• 5.3 控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)61-67
• 5.3.1 PLC的工作原理61-62
• 5.3.2 編程軟件62-63
• 5.3.3 程序設(shè)計(jì)63-67
• 5.4 本章小結(jié)67-68
• 第六章 爬行機(jī)器人平臺(tái)樣機(jī)搭建與實(shí)驗(yàn)研究68-76
• 6.1 機(jī)械結(jié)構(gòu)的安裝與調(diào)試68
• 6.2 控制系統(tǒng)的安裝與調(diào)試68-69
• 6.3 實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的搭建69
• 6.4 爬行機(jī)器人平臺(tái)行走實(shí)驗(yàn)69-72
• 6.5 爬行機(jī)器人平臺(tái)靜載實(shí)驗(yàn)(帶漆壁面)72-74
• 6.6 爬行機(jī)器人平臺(tái)動(dòng)載實(shí)驗(yàn)(無漆壁面)74-75
• 6.7 本章小結(jié)75-76
• 第七章 總結(jié)與展望76-78
• 7.1 總結(jié)76
• 7.2 展望76-78
• 致謝78-79
• 參考文獻(xiàn)79-80

【相似文獻(xiàn)】

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本文編號：600192