發(fā)布時(shí)間：2020-10-14 07:38

　　 球面Mecanum小車(chē)是實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)安裝、拆卸核電站蒸汽發(fā)生器中堵板的整個(gè)環(huán)節(jié)中的重要的一環(huán),工作時(shí)完成從過(guò)人孔分批攜帶已經(jīng)拆卸好的堵板,進(jìn)入到半球形的蒸汽發(fā)生器內(nèi)室,然后按照規(guī)劃好的路線運(yùn)動(dòng)到規(guī)定的蒸汽發(fā)生器中目標(biāo)孔的上方區(qū)域,為后續(xù)機(jī)械手完成對(duì)堵板和目標(biāo)孔間的定位、安裝(拆卸)做準(zhǔn)備。在研究調(diào)查中發(fā)現(xiàn),傳統(tǒng)堵板運(yùn)輸?shù)姆椒ㄖ饕强慷鄠�(gè)有經(jīng)驗(yàn)的工作人員協(xié)同搬運(yùn),且工人的停留時(shí)間只有90秒鐘,對(duì)工作人員的熟練程度要求很高,同時(shí)對(duì)工作人員的身體有輻射影響,不適合長(zhǎng)期工作,也不符合“中國(guó)制造2025”理念。圍繞用于蒸汽發(fā)生器中堵板運(yùn)輸對(duì)球面Mecanum小車(chē)設(shè)計(jì)與控制所提出的應(yīng)用需求和特點(diǎn),本文在基于平面Mecanum設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)上,詳細(xì)研究了基于球面Mecanum輪的理論設(shè)計(jì),推導(dǎo)出了球面Mecanum輥?zhàn)拥妮喞�設(shè)計(jì),完成了對(duì)Mecanum輪輥?zhàn)蛹跋嚓P(guān)支撐板、電機(jī)連接件等部件的詳細(xì)設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)出了永磁吸附裝置,實(shí)現(xiàn)了小車(chē)所需的40°的爬坡工作需求;并對(duì)Mecanum小車(chē)在球面的運(yùn)動(dòng)學(xué)、動(dòng)力學(xué)進(jìn)行了研究分析;采用了基于偏差耦合的同步控制算法結(jié)合電機(jī)內(nèi)部的速度PID控制,減小了因電機(jī)間速度波動(dòng)的不同步而導(dǎo)致的滑動(dòng)現(xiàn)象。本文的研究工作主要包括以下幾個(gè)方面:(1)球面Mecanum理論研究與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),主要包括:對(duì)球面Mecanum的理論進(jìn)行了系統(tǒng)的研究、球面Mecanum輥?zhàn)拥妮喞�設(shè)計(jì)、Mecanum支撐板,電機(jī)連接件等部分設(shè)計(jì),驗(yàn)證了球面Mecanum理論的正確性并對(duì)主要受力部位進(jìn)行了相關(guān)有限元仿真分析;基于系統(tǒng)由40°的爬坡需求,對(duì)球面Mecanum輪小車(chē)永磁吸附裝置單元進(jìn)行了詳細(xì)設(shè)計(jì)與仿真,并最終確定了所需吸附力大小的永磁吸附裝置尺寸。(2)球面Mecanum小車(chē)運(yùn)動(dòng)學(xué)及力學(xué)研究�；谇蛎孢\(yùn)動(dòng)的特殊工作條件,將球面上的Mecanum小車(chē)運(yùn)動(dòng)學(xué)分析轉(zhuǎn)化到相應(yīng)的斜面上,并推導(dǎo)出球面Mecanum輪小車(chē)在球面中的逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程;同時(shí)對(duì)球面Mecanum輪小車(chē)在球面的靜力學(xué)進(jìn)行了分析,消除了因摩擦力不足而可能存在的打滑問(wèn)題,最后利用不完整系統(tǒng)的勞斯方程推導(dǎo)出了球面Mecanum小車(chē)在球面中的動(dòng)力學(xué)方程。(3)改進(jìn)型偏差耦合同步控制策略及算法設(shè)計(jì),基于對(duì)球面Mecanum逆運(yùn)動(dòng)學(xué)方程的分析,改進(jìn)了偏差耦合同步控制策略,并引入了對(duì)單個(gè)直流無(wú)刷電機(jī)轉(zhuǎn)速的PID控制算法、實(shí)現(xiàn)了小車(chē)的跟隨精度和同步精度需求,并完成了相關(guān)控制硬件電路設(shè)計(jì)及相關(guān)控制算法軟件編寫(xiě),最后結(jié)合ADAMS與MATLAB協(xié)同仿真驗(yàn)證了球面Mecanum小車(chē)在球面運(yùn)動(dòng)全方位能力及堵板搬運(yùn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。
【學(xué)位單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TM623
【部分圖文】：

有廣闊的前景[5]。因此研究出能夠取代人工搬運(yùn)堵板的移動(dòng)機(jī)構(gòu)將具有很大的益和經(jīng)濟(jì)效益。1.2 球面運(yùn)輸裝置的國(guó)內(nèi)外研究狀況目前，對(duì)蒸汽發(fā)生器的堵板搬運(yùn)大多由專(zhuān)業(yè)人員人工操作完成，如圖 1.工人通過(guò)配合將拆分好的堵板分別通過(guò)過(guò)人孔搬運(yùn)到堵板孔。人工搬運(yùn)存在題：其一，人員安全及成本的問(wèn)題，搬運(yùn)人員承受的核輻照危險(xiǎn)性增大，身負(fù)擔(dān)加重，核電站嚴(yán)格規(guī)定了每個(gè)搬運(yùn)人員一年內(nèi)允許的輻照劑量 18 mSv，時(shí)間是每年只允許工作 90 秒鐘， 因此在搬運(yùn)堵板時(shí)需要多名訓(xùn)練有素的專(zhuān)接力完成，而培訓(xùn)、維持一定規(guī)模的搬運(yùn)人員開(kāi)銷(xiāo)較大，且盡管在役搬運(yùn)人龐大，但也有突發(fā)人員不足問(wèn)題。其二，蒸汽發(fā)生器結(jié)構(gòu)高度復(fù)雜、且具有密其內(nèi)部為半球形狀，使得人工搬運(yùn)區(qū)域十分有限。

華 中 科 技 大 學(xué) 碩 士 學(xué) 位 論 文于對(duì)國(guó)內(nèi)外爬壁機(jī)器人各種方案分析與優(yōu)缺點(diǎn)比較，結(jié)合本應(yīng)用的工小特性，選擇了永磁式吸附與輪式聯(lián)合的方案，又由于普通輪式移動(dòng)向不便，最終選擇了比較適合小空間靈活運(yùn)輸?shù)娜蜉�，為了減少設(shè)計(jì)在運(yùn)輸方面研究及產(chǎn)品較多的 Mecanum 輪。 Mecanum 輪理論設(shè)計(jì)國(guó)外研究現(xiàn)狀ecanum 輪由瑞典 Bengt Ilon 于 1973 年發(fā)明，其結(jié)構(gòu)如圖 1.4 所示。M通輪子不同，其輪子外圍均布著若干個(gè)輥?zhàn)�，每個(gè)輥?zhàn)涌衫@自身軸線轂軸線成 45°角，整個(gè) Mecanum 輪在輪轂軸線方向的投影為一個(gè)圓[19]子有 3 個(gè)自由度，繞自身轉(zhuǎn)動(dòng)、繞小車(chē)形心轉(zhuǎn)動(dòng)、繞接觸點(diǎn)純滾動(dòng)num 輪也具有 3 個(gè)自由度[20]。

圖 1.5 機(jī)械總軸同步控制策略[32]，如同 1.6 所示，其原理是將所入，從電機(jī)接受主電機(jī)的輸出信號(hào)，以此策略[33]，如圖 1.7 所示，其原理是將期望，每個(gè)電機(jī)通過(guò)閉環(huán)反饋進(jìn)行控制，但相從電機(jī)同步控制 1.7 并行電制策略[34]，如同 1.8 所示，其最主要的特
【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 呂永健;叢新勇;楊銘;;步進(jìn)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的Mecanum輪全向裝備運(yùn)輸車(chē)的設(shè)計(jì)[J];微特電機(jī);2013年12期

2 陳博翁;范傳康;賀驥;;基于麥克納姆輪的全方位移動(dòng)平臺(tái)關(guān)鍵技術(shù)研究[J];東方電氣評(píng)論;2013年04期

3 曹玲芝;馬躍軍;;基于偏差耦合的PMSM滑模變結(jié)構(gòu)同步控制[J];微特電機(jī);2012年09期

4 汪家斌;李麗榮;陳詠華;陳陽(yáng);陳庚;陳金金;;壁面移動(dòng)機(jī)器人吸附方式的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J];機(jī)械;2012年01期

5 戴宇辰;;淺析直流電機(jī)基本原理及其無(wú)擺動(dòng)原因與對(duì)策[J];科技創(chuàng)業(yè)月刊;2011年01期

6 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

7 吳昊;;核電發(fā)展態(tài)勢(shì)及預(yù)測(cè)[J];現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)(現(xiàn)代物業(yè)下半月刊);2009年10期

8 胡冰山;王立文;付莊;趙言正;;帶仿生吸盤(pán)的微型爬壁機(jī)器人設(shè)計(jì)及其吸附特性[J];哈爾濱工程大學(xué)學(xué)報(bào);2009年09期

9 董玉紅;鄧宗全;方海濤;陶建國(guó);;六輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)月球車(chē)的動(dòng)力學(xué)與控制研究[J];系統(tǒng)仿真學(xué)報(bào);2009年04期

10 王興如;弓永軍;衣正堯;王祖溫;;超高壓水射流船舶爬壁除銹機(jī)器人力學(xué)特性分析[J];機(jī)床與液壓;2008年10期

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 周衛(wèi)華;連續(xù)切換全向輪及其移動(dòng)機(jī)器人的各向異性分析及優(yōu)化控制[D];浙江大學(xué);2013年

2 王一治;適于樓宇環(huán)境的全方位移動(dòng)技術(shù)研究[D];上海大學(xué);2010年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前6條

1 陸軍軍;基于Mecanum輪的集裝箱底板打孔平臺(tái)研制[D];南京林業(yè)大學(xué);2015年

2 方毅;永磁吸附爬壁機(jī)器人設(shè)計(jì)及性能分析[D];武漢科技大學(xué);2015年

3 朱浩;基于麥克納姆輪的全向重載移動(dòng)技術(shù)研究[D];南京航空航天大學(xué);2015年

4 陳光辰;蒸汽發(fā)生器二次側(cè)檢測(cè)機(jī)器人本體研究[D];武漢理工大學(xué);2014年

5 劉威;多電機(jī)同步控制技術(shù)在卷接機(jī)組中的應(yīng)用與研究[D];湖南大學(xué);2013年

6 賈官帥;基于Mecanum輪全方位移動(dòng)平臺(tái)的理論和應(yīng)用研究[D];浙江大學(xué);2012年

本文編號(hào)：2840384