首页> 中文学位 >面向船舶除锈机器人的磁吸附爬壁轮优化设计
【6h】

面向船舶除锈机器人的磁吸附爬壁轮优化设计

代理获取

目录

声明

致谢

摘要

插图

表格

第1章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 国内外研究现状

1.2.1 国外除锈机器人研究现状

1.2.2 国内除锈机器人研究现状

1.2.3 磁吸附机构研究现状

1.3 研究内容

1.4 本章小结

第2章 除锈机器人本体设计

2.1 除锈机器人总体方案设计

2.2 除锈机器人力学建模分析

2.3 除锈机器人本体结构设计

2.3.1 磁吸附爬壁轮结构设计

2.3.2 真空清洗盘结构设计

2.4 本章小结

第3章 磁吸附装置设计及优化

3.1 磁吸附装置材料选型

3.2 磁吸附装置有限元分析

3.2.1 磁场回路设计分析

3.2.2 隔磁件对磁场分布影响分析

3.2.3 磁铁充磁方式分析

3.3 磁铁单元参数优化设计

3.3.1 永磁铁吸附力理论计算

3.3.2 永磁铁单元优化目标

3.3.3 永磁铁单元结构参数分析

3.4 不同气隙磁铁吸附力验证试验

3.5 本章小结

第4章 磁吸附爬壁轮的初始气隙设计

4.1 驱动轮理论初始气隙值设计

4.2 驱动轮有限元分析

4.3 驱动轮变形实验

4.4 驱动轮变形实测分析

4.5 本章小结

第5章 机器人样机实验

5.1 机器人转向实验

5.2 机器人越障实验

5.3 机器人负载实验

5.4 机器人不同倾角电机扭矩值实验

5.5 机器人实船实验

5.6 样机性能分析

5.6.1 机器人本体减重设计

5.6.2 漆面厚度对倾覆性能影响

5.6.3 摩擦系数对下滑性能影响

5.7 本章小结

6.1 总结

6.2 研究展望

参考文献

作者简历及在学期间取得的科研成果

展开▼

摘要

随着经济全球化的发展,我国在船舶建造、维修方面的需求显著提升。船舶除锈作为船舶工业中一项重要的工序,是船舶涂装前的必要环节。相比传统的喷砂除锈工艺,超高压水射流除锈除具有成本低、无污染等优点以外,其能够深入金属内孔清洁,无外源颗粒和腐蚀性材料,不会存留不良的粘性涂层。然而,超高压水射流除锈的工作压力高,人工手持喷枪作业存在极大的安全隐患,且劳动强度大。针对上述背景情况,本课题在充分调研国内外相关研究的基础上,提出一种基于磁吸附的船舶除锈机器人,以替代现有人工手持喷枪除锈的传统作业模式;同时,面向现有船舶除锈机器人存在的吸附能力不足、负载能力差及驱动性能弱等问题展开研究,以实现机器人吸附可靠、行走灵活的设计目标。
  首先,本文对国内外除锈机器人及磁吸附机构进行了充分地调研,深入了解了目前除锈机器人及磁吸附机构的研究现状,阐述了现有除锈机器人及磁吸附机构的特点及存在的问题。最后基于目前除锈机器人及磁吸附机构的研究现状,引出本课题的设计。
  然后,根据机器人的设计指标及工况环境,分析不同机器人的吸附方式、行走方式、驱动方式及作业方式的优缺点,选择适合本课题的技术方案;建立机器人力学模型,求解磁铁吸附力及驱动扭矩;设计机器人的整体机械结构,并重点阐述磁吸附爬壁轮及真空清洗盘的结构。
  其次,基于ANSOFT Maxwell仿真平台对磁吸附装置进行有限元优化设计,理论推导影响磁铁吸附力的因素,提出磁铁单元的优化目标,对磁铁单元结构参数进行优化设计,保证磁吸附装置的磁质比最优,最后通过实验验证仿真数据的正确性。
  再次,基于ANSYS仿真平台对机器人进行有限元分析,求解驱动轮系所受支持力值,结合驱动轮系加载压力-变形实验,确定驱动轮变形量;然后利用位移传感器获取驱动轮的实际变形量,验证理论分析的正确性;最后根据上述实验数据得到初始气隙值的设计值。
  最后,设计机器人样机实验。首先在竖直钢板上完成机器人转向、越障、负载及不同倾角电机扭矩等项目的测试,其次实船测试机器人的吸附、行走、越障及除锈能力,完成样机性能的测试,最后根据试验结果分析样机存在的问题并提出优化方案。

著录项

相似文献

  • 中文文献
  • 外文文献
  • 专利
代理获取

客服邮箱:kefu@zhangqiaokeyan.com

京公网安备:11010802029741号 ICP备案号:京ICP备15016152号-6 六维联合信息科技 (北京) 有限公司©版权所有
  • 客服微信

  • 服务号