用于搭載船舶除銹清洗器的爬壁機(jī)器人研究.pdf

1、用于搭載船舶除銹清洗器的爬壁機(jī)器人WCRSRR的主要功能是搭載船舶壁面除銹清洗器，使其在船舶壁面有效地進(jìn)行除銹。近年來，世界上許多國家開始研制環(huán)保、安全、高效的各種WCRSRR機(jī)器人。
　　 本文針對該機(jī)器人負(fù)載大、本體重的特點(diǎn)，分析了WCRSRR機(jī)器人研究的關(guān)鍵技術(shù)，對WCRSRR機(jī)器人的理論特性進(jìn)行了研究，對考慮真空負(fù)壓和射流力的WCRSRR附壁特性、大負(fù)載履帶式WCRSRR轉(zhuǎn)向特性和考慮變負(fù)載變重心的WCRSRR驅(qū)動特性進(jìn)

2、行了研究。
　　 WCRSRR屬于大負(fù)載且本體比較重的重載爬壁機(jī)器人，由于選擇了履帶式行走機(jī)構(gòu)、永磁真空混合吸附方式，當(dāng)爬壁機(jī)器人在船舶壁面上作業(yè)時，在真空抽吸力即真空負(fù)壓壓力一定的情況下，永磁吸附單元的吸附力越大，則爬壁機(jī)器人的吸附可靠性越高，其運(yùn)動穩(wěn)定性也越高，但靈活性卻隨之降低。在真空負(fù)壓壓力一定的情況下，在確保爬壁機(jī)器人可靠吸附和穩(wěn)定運(yùn)動的基礎(chǔ)上，為了盡可能地提高機(jī)器人的運(yùn)動靈活性，需要根據(jù)爬壁機(jī)器人所需的最小允許吸附力

3、對磁吸附單元進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計。本文提出了一種考慮吸附壁面法向真空負(fù)壓和射流力的附壁性能分析方法，建立了永磁真空混合吸附的附壁力學(xué)模型，并進(jìn)行了算例仿真分析，規(guī)劃了永磁和真空負(fù)壓的參數(shù)匹配。同時提出了大負(fù)載履帶式WCRSRR轉(zhuǎn)向特性分析方法，建立了大負(fù)載的轉(zhuǎn)向特性摩擦的力學(xué)模型，并進(jìn)行了算例仿真分析，通過有限元對比分析，設(shè)計了一種剛度和結(jié)構(gòu)優(yōu)化的行走永磁單元結(jié)構(gòu)。
　　 驅(qū)動性能是爬壁機(jī)器人上爬動力的關(guān)鍵，本文研究了爬壁機(jī)器人在拖帶較

4、重的負(fù)載管路下的驅(qū)動能力，建立了爬壁機(jī)器人的動力系統(tǒng)模型，詳細(xì)分析了機(jī)器人在船舶壁面上的運(yùn)動狀態(tài)和電機(jī)驅(qū)動轉(zhuǎn)矩、減速機(jī)輸出轉(zhuǎn)矩與機(jī)構(gòu)參數(shù)之間的關(guān)系，對驅(qū)動系統(tǒng)模型進(jìn)行了優(yōu)化，建立了驅(qū)動轉(zhuǎn)矩與機(jī)器人爬壁作業(yè)高度及船舶壁面傾斜角的關(guān)系方程，通過對三者關(guān)系的分析，給出了機(jī)器人在各個作業(yè)高度下，機(jī)器人驅(qū)動轉(zhuǎn)矩所允許的船舶壁面傾斜角，即機(jī)器人爬壁傾斜角，為WCRSRR的驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)計、驅(qū)動元件選擇和安全可靠驅(qū)動工作提供了理論依據(jù)。
　　 根