论文摘要
节能减排是构建社会主义和谐社会的重大举措,密排式锅炉管道的热能利用是节能减排的一条途径。该管道制造过程中,连接板与管道的焊接工作是一项耗时多、环境恶劣的任务。为提高焊接效率,实现辅助人工作业甚至代替人工操作的目标,针对锅炉管壁的几何形态,本论文提出了一种新型磁吸附爬壁机器人,该机器人可实现锅炉管壁上轴向和周向行走;为保证该爬壁机器人运动灵活性与运行安全性,进行了磁吸附模块的优化;在此基础上,研究爬壁机器人的运动和动力性能,最后基于虚拟样机技术对其模拟仿真分析。论文主要工作如下:首先,该爬壁机器人由行走运动机构,磁力吸附单元,变径适应机构,焊枪夹持机构等组成。针对密排式锅炉管道特有的几何结构,行走机构由周向和轴向行走机构组成。周向行走机构以链传动实现,链单元结构不但能实现与链轮啮合传动,沿管壁作周向运动,又能自适应于管壁作轴向从动。轴向行走机构包含驱动轮和驱动轮提升机构,其轮缘外廓可与烟道小管外壁拟合。为保证轴向驱动轮不干涉周向运动,设计了具有万向铰的轮提升机构。其次,本文机器人以磁吸附方式确保机体能附着于管壁工作,该吸附装置由分布式变磁力吸附单元构成,以同步齿形带驱动磁开关,实现磁力的改变,减小机器人能源消耗的目的。磁吸附支撑板由弹簧钢制成,以适应不同直径的烟道。建立磁吸附单元磁吸附力的数学模型,对磁吸附单元几何参数、气隙与磁吸附单元间的几何参数进行优化组合。利用有限元分析软件ANSYS对磁吸附单元的磁场分布进行仿真分析,确定磁吸附单元的几何参数和气隙;然后根据上面确定的参数,分析磁吸附单元中磁极与管壁不同角度磁吸附力的分布规律,为爬壁机器人的可变吸附力提供了理论依据。最后,分别对爬壁机器人轴向行走(轮式移动)和周向行走(履带式移动)进行运动学和动力学分析。建立了轴向行走时运动学和动力学模型,运用ADAMS完成轴向行走运动仿真,实现轴向行走的运动特性分析,其速度仿真曲线与理论模型相吻合;对周向行走进行动力学和运动学分析,分析运动时履带所受张力的分布情况和驱动力矩问题,建立了动力学模型。然后在确定驱动力矩的基础上,建立运动学模型,完成对其运动特性分析,最后运用多体动力学分析软件RECURDYN进行仿真分析,其驱动力矩曲线与理论公式相印证。理论模型和仿真分析结果,为以后爬壁机器人的运动学和动力学研究提供了一定的理论基础。
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- [1].双足爬壁机器人三维壁面环境全局路径规划[J]. 哈尔滨工业大学学报 2020(01)
- [2].船用爬壁机器人关键技术专利分析[J]. 中外船舶科技 2019(04)
- [3].一种新型爬壁机器人结构设计[J]. 现代制造技术与装备 2020(09)
- [4].具有良好壁面过渡能力的新型爬壁机器人动力学建模与分析[J]. 机床与液压 2018(23)
- [5].爬壁机器人技术研究现状及展望[J]. 科技风 2019(02)
- [6].爬壁机器人在市政领域中的应用研究[J]. 中国市政工程 2018(06)
- [7].六轮滑动转向爬壁机器人壁面运动动力特性分析[J]. 机械设计与研究 2018(06)
- [8].轮式爬壁机器人转向稳定性研究[J]. 工程设计学报 2019(02)
- [9].爬壁机器人的研究现状[J]. 机电工程技术 2019(09)
- [10].仿生爪刺对抓式履带爬壁机器人设计与分析[J]. 机械科学与技术 2019(11)
- [11].壁面过渡爬壁机器人的设计与分析[J]. 煤矿机械 2018(05)
- [12].面向船舶维护和监测的爬壁机器人设计[J]. 机械工程师 2018(06)
- [13].仿生爬壁机器人的研究现状[J]. 科技风 2018(26)
- [14].爬壁机器人磁吸附组件优化设计与试验研究[J]. 浙江大学学报(工学版) 2018(10)
- [15].新型组合式可转角爬壁机器人[J]. 物联网技术 2016(11)
- [16].爬壁机器人防仰防溜研究[J]. 工程技术研究 2016(07)
- [17].永磁式油罐爬壁机器人研制[J]. 广东石油化工学院学报 2016(06)
- [18].电磁技术的“章鱼”爬壁机器人的研究[J]. 制造业自动化 2014(24)
- [19].清洗爬壁机器人国内外研究现状的综述[J]. 机械工程师 2015(03)
- [20].一种具有全面防护功能的爬壁机器人平台设计[J]. 机械工程与自动化 2015(06)
- [21].船舶除漆爬壁机器人永磁吸附装置的分析[J]. 机械制造 2020(11)
- [22].爬壁机器人磁轮特性研究及其运动仿真[J]. 石油机械 2020(01)
- [23].滚轮黏附式爬壁机器人的附着机理及应用试验研究[J]. 机械设计与研究 2020(01)
- [24].船舶除锈清洗爬壁机器人永磁式履带研究应用[J]. 广东造船 2020(02)
- [25].爬壁机器人助力船舶智能制造[J]. 船舶工程 2018(10)
- [26].水冷壁爬壁机器人导向防倾覆装置[J]. 机械设计与研究 2018(06)
- [27].永磁吸附轮式爬壁机器人受力及功耗分析[J]. 机械科学与技术 2019(04)
- [28].油罐内壁除锈爬壁机器人吸附机构设计[J]. 机械设计 2019(07)
- [29].一种可越障的爬壁机器人[J]. 机电工程技术 2019(09)
- [30].可攀附光滑粗糙表面的全向爬壁机器人设计[J]. 设备管理与维修 2017(17)
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