隨著“一帶一路”的不斷推進,我國至2016年隧道總長度超過28000km,數(shù)量約29000座。隧道數(shù)量的劇增,給隧道安全檢測帶來了巨大的壓力和挑戰(zhàn)。為豐富隧道檢測方式,降低人工檢測勞動強度和危險性,提出一種適用于隧道檢測的新型雙輪足復合式串聯(lián)機構的爬壁機器人。所設計的雙輪足復合式串聯(lián)機構可實現(xiàn)多種運動模式,不僅具備壁面快速移動能力,還具備交叉面過渡,跨越壁面障礙的能力,能應對隧道復雜的壁面環(huán)境,同時設計一種多級密封裝置,使機器人可以穩(wěn)定吸附于粗糙壁面。針對特殊壁面環(huán)境,從設計需求上對爬壁機器人進行結構設計;對所設計的機器人進行運動分析,對其越障過程進行運動學正向/反向求解以及動力學分析;建立其越障過程的穩(wěn)定性判據(jù),并對爬壁機器人越障過程進行仿真分析;制作樣機,并進行樣機驗證試驗,驗證所設計爬壁機器人結構的合理性,運動的可靠性。具體研究內容如下:1.針對隧道特殊壁面環(huán)境設計出一款新型雙輪足復合機構的爬壁機器人。分析隧道壁面對爬壁機器人的特殊設計需求,根據(jù)需求對每個裝置進行結構設計,利用SOLIDWORKS建立虛擬樣機三維模型并對其進行機構自由度分析。2.對所設計的爬壁機器人進行運動分析,...

【文章頁數(shù)】：77 頁

【學位級別】：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 爬壁機器人的研究現(xiàn)狀
        1.2.1 國外爬壁機器人研究現(xiàn)狀
        1.2.2 國內爬壁機器人研究現(xiàn)狀
    1.3 爬壁機器人的關鍵技術
        1.3.1 吸附裝置
        1.3.2 移動平臺
        1.3.3 軌跡規(guī)劃和運動規(guī)劃
        1.3.4 控制系統(tǒng)
    1.4 本課題研究內容
        1.4.1 爬壁機器人的整體結構設計
        1.4.2 爬壁機器人的運動分析與運動學分析
        1.4.3 爬壁機器人的動力學分析及穩(wěn)定性分析
        1.4.4 爬壁機器人的樣機制作及實驗驗證
    1.5 本章小結
第二章 基于隧道檢測的爬壁機器人結構設計
    2.1 引言
    2.2 功能要求
    2.3 機器人結構方案設計
        2.3.1 吸附裝置設計
        2.3.2 移動裝置設計
        2.3.3 越障裝置設計
        2.3.4 整體結構設計
    2.4 機器人自由度分析
    2.5 本章小結
第三章 爬壁機器人的運動分析及運動學分析
    3.1 引言
    3.2 運動分析
        3.2.1 爬壁機器人越障運動分析:
        3.2.2 爬壁機器人交叉面過渡運動分析:
        3.2.3 軌跡分析
    3.3 爬壁機器人運動學分析
        3.3.1 吸盤的位姿描述及關節(jié)坐標變換
        3.3.2 爬壁機器人正向運動學分析
        3.3.3 爬壁機器人反向運動學分析
    3.4 本章小結
第四章 機器人越障過程動力學建模及越障穩(wěn)定性分析
    4.1 引言
    4.2 爬壁機器人越障過程的動力學分析
        4.2.1 機構位置分析
        4.2.2 機構主動力和慣性力
        4.2.3 系統(tǒng)動力學方程
    4.3 爬壁機器人越障過程的穩(wěn)定性分析
        4.3.1 抗傾覆分析
        4.3.2 抗滑動分析
    4.4 仿真分析
        4.4.1 爬壁機器人ADAMS越障過程分析
        4.4.2 爬壁機器人MATLAB越障穩(wěn)定性分析
    4.5 本章小結
第五章 樣機制作及驗證
    5.1 引言
    5.2 樣機的制備
        5.2.1 負壓機的選型
        5.2.2 驅動電機的選型
        5.2.3 搖臂電機與主電機選型
        5.2.4 爬壁機器人足部殼體及負壓吸盤的結構設計
        5.2.5 機械腿的結構設計
        5.2.6 樣機組裝
    5.3樣機實驗
        5.3.1 爬壁機器人單足玻璃吸附驗證
        5.3.2 爬壁機器人單足粗糙壁面吸附驗證
        5.3.3 爬壁機器人粗糙壁面越障驗證
    5.4 本章小結
第六章 總結與展望
    6.1 全文總結
    6.2 工作展望
致謝
參考文獻
攻讀學位期間取得的研究成果



本文編號：3838865