發(fā)布時間：2022-12-10 22:28

　　儲罐是石化行業(yè)日常生產(chǎn)中必不可少的重要基礎設施,在使用過程中由于受到潮濕空氣與殘留油品的污染,內外壁會產(chǎn)生銹蝕。為了提高儲罐的使用壽命,減少泄漏、爆炸等事故發(fā)生率,需定期對其進行除銹防腐作業(yè)。傳統(tǒng)人工噴砂除銹不僅對自然環(huán)境與工人健康危害巨大,而且存在勞動強度大、施工周期長、安全性差等問題。爬壁機器人代替人工,水射流取代噴砂的除銹工藝是儲罐防腐發(fā)展的必然趨勢。但爬壁機器人在對儲罐實施水射流除銹時普遍存在適應能力弱、負載小、靈活性差、作業(yè)面單一等問題。為解決這些問題,本文設計了一種輪式永磁吸附爬壁機器人。主要研究內容與創(chuàng)新成果如下:1.針對儲罐對機器人的約束,基于模塊化設計,從輪式懸磁機構、從動輪機構、機械臂模塊與整機密封等四個方面入手,建立了爬壁機器人機械系統(tǒng)模型;依據(jù)機器人不失穩(wěn)對吸附力的要求,基于磁電選礦學,設計了一種磁極拼裝式弧形永磁吸附機構,建立了磁場數(shù)值計算模型。采用控制變量法,完成了永磁體結構參數(shù)與磁極耦合方式的優(yōu)化設計,經(jīng)試驗驗證了吸附力與吸附間隙的關系。2.依據(jù)水射流反作用力模型,基于靜力學,完成了機器人失穩(wěn)與越障的力學模型分析,得到了機器人任意位姿下不失穩(wěn)對吸附力的要求... 

【文章頁數(shù)】：90 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第一章 緒論
    1.1 課題研究的背景及意義
    1.2 爬壁機器人國內外研究現(xiàn)狀
        1.2.1 爬壁機器人國外研究現(xiàn)狀
        1.2.2 爬壁機器人國內研究現(xiàn)狀
    1.3 本文的主要研究內容
第二章 爬壁除銹機器人結構設計
    2.1 爬壁機器人主要技術要求
        2.1.1 爬壁機器人工況分析
        2.1.2 爬壁機器人主要技術要求
    2.2 爬壁機器人總體方案設計
        2.2.1 引言
        2.2.2 爬壁機器人吸附方案設計
        2.2.3 爬壁機器人移動方案設計
        2.2.4 爬壁機器人驅動方案設計
        2.2.5 爬壁機器人總體方案設計
    2.3 爬壁機器人結構設計
        2.3.1 爬壁機器人輪式懸磁機構設計
        2.3.2 爬壁機器人從動輪模塊設計
        2.3.3 爬壁機器人機械臂設計
        2.3.4 爬壁機器人伺服電機與車載電氣盒密封設計
        2.3.5 爬壁機器人結構組成及工作原理
    2.4 爬壁機器人關鍵零部件設計
        2.4.1 爬壁機器人機械臂驅動單元設計
        2.4.2 爬壁機器人防墜器選型設計
        2.4.3 超高壓水射流旋轉噴頭設計
    2.5 本章小結
第三章 爬壁機器人永磁吸附模塊設計
    3.1 引言
    3.2 爬壁機器人吸附模塊結構設計
        3.2.1 爬壁機器人吸附模塊設計原則
        3.2.2 爬壁機器人吸附模塊永磁材料選擇
        3.2.3 爬壁機器人吸附模塊結構設計
        3.2.4 爬壁機器人吸附模塊磁極拼裝設計
    3.3 爬壁機器人吸附模塊優(yōu)化設計
        3.3.1 爬壁機器人吸附模塊仿真模型建立
        3.3.2 爬壁機器人吸附模塊結構優(yōu)化仿真
        3.3.3 爬壁機器人吸附模塊磁極拼裝優(yōu)化仿真
    3.4 爬壁機器人吸附模塊磁路封裝
    3.5 本章小結
第四章 爬壁機器人靜態(tài)受力與穩(wěn)定性分析
    4.1 引言
    4.2 爬壁機器人超高壓水射流反沖力模型分析
    4.3 爬壁機器人失穩(wěn)力學模型分析
        4.3.1 爬壁機器人傾覆與側翻力學模型分析
        4.3.2 爬壁機器人下滑力學模型分析
        4.3.3 爬壁機器人吸附力仿真分析
    4.4 爬壁機器人越障性能分析
        4.4.1 爬壁機器人驅動輪越障分析
        4.4.2 爬壁機器人從動輪越障分析
    4.5 本章小結
第五章 爬壁機器人運動學分析與動力學建模仿真
    5.1 引言
    5.2 爬壁機器人運動學分析
        5.2.1 爬壁機器人移動平臺運動學分析
        5.2.2 爬壁機器人機械臂運動學分析
    5.3 爬壁機器人動力學分析
        5.3.1 爬壁機器人動力學建模
        5.3.2 爬壁機器人直線運動動力學分析
        5.3.3 爬壁機器人轉彎運動動力學分析
        5.3.4 爬壁機器人轉向靈活性分析
    5.4 爬壁機器人動力學仿真
        5.4.1 爬壁機器人仿真模型的建立
        5.4.2 爬壁機器人仿真模型施加載荷與添加驅動
        5.4.3 爬壁機器人仿真結果分析
    5.5 本章小結
第六章 爬壁機器人樣機試驗
    6.1 爬壁機器人試驗平臺的搭建
    6.2 爬壁機器人試驗方案
        6.2.1 爬壁機器人爬行速度測試試驗方案
        6.2.2 爬壁機器人轉彎靈活性試驗方案
        6.2.3 爬壁機器人負重爬行試驗方案
        6.2.4 爬壁機器人越障爬行試驗方案
        6.2.5 爬壁機器人測試平臺水射流除銹試驗方案
    6.3 爬壁機器人試驗與結果分析
        6.3.1 爬壁機器人爬行速度試驗與結果分析
        6.3.2 爬壁機器人轉彎靈活性試驗與結果分析
        6.3.3 爬壁機器人負重爬行試驗與結果分析
        6.3.4 爬壁機器人越障爬行試驗與結果分析
        6.3.5 爬壁機器人水射流除銹試驗與結果分析
    6.4 爬壁機器人現(xiàn)場除銹作業(yè)試驗
        6.4.1 爬壁機器人儲罐水射流除銹試驗
        6.4.2 爬壁機器人船廠水加砂除銹試驗
    6.5 本章小結
第七章 總結與展望
參考文獻
攻讀碩士學位期間的科研成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]磁吸附爬壁機器人履帶模塊運動仿真與實驗[J]. 吳善強,程楠,金超,陳莉.  制造業(yè)自動化. 2016(04)
[2]履帶式爬壁機器人受力分析與穩(wěn)定性仿真研究[J]. 熊雕,劉玉良.  機電工程. 2015(07)
[3]一種輪足復合式爬壁機器人動力學建模與分析[J]. 董偉光,王洪光,姜勇.  機器人. 2015(03)
[4]一種輪足復合式爬壁機器人機構運動學分析[J]. 董偉光,王洪光,姜勇.  智能系統(tǒng)學報. 2015(03)
[5]基于AGV萬向輪特性的動力學分析[J]. 王海東,王國棟,洪鷹.  機械設計. 2015(04)
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[7]球罐爬壁打磨機器人結構設計及其吸附力仿真[J]. 李根,沈青青,強華,鄭暾.  輕工機械. 2014(04)
[8]船舶除銹機器人轉向運動學分析[J]. 孫玲,弓永軍,王祖溫,張增猛.  機械設計與制造. 2014(07)
[9]一種檢測用大型植物油罐爬壁機器人力學分析[J]. 袁夫彩,韓海敏,武兵.  糧食科技與經(jīng)濟. 2014(01)
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博士論文
[1]用于搭載船舶除銹清洗器的爬壁機器人研究[D]. 衣正堯.大連海事大學 2010

碩士論文
[1]可變磁力永磁輪式爬壁機器人的研究[D]. 張強強.太原理工大學 2013
[2]輪式懸磁吸附爬壁機器人研究[D]. 張小松.哈爾濱工業(yè)大學 2012
[3]基于鋼鐵墻壁的永磁吸附爬壁機器人研究[D]. 李德威.太原理工大學 2010
[4]油罐檢測爬壁機器人技術及系統(tǒng)研究[D]. 田蘭圖.清華大學 2004



本文編號：3717632