機電畢業(yè)設計參考模板-在線瀏覽
2025-02-05 20:43本頁面
【正文】 .................................... 10 爬壁機器人的主要設計參數(shù) .......................................................11 爬壁機器人移動機構方案設計 ..............................................................11 履帶的結構形式 .......................................................................... 12 履帶輪與履帶的聯(lián)結方式 .......................................................... 13 履帶的張緊裝置 .......................................................................... 13 參考文獻 .........................................................................................14 致 謝 .............................................................................................15 附 錄 ...............................................................................................16 山東科技大學學士學位論文 1 1 緒 論 機器人是傳統(tǒng)的機構學與近代電子技術相結合的產(chǎn)物，是計算機科學、控制論、機構學、信息科學和傳感技術等多學科綜合性高科技產(chǎn)物，它是一種仿人操作、高速運行、重復操作和精度較高的自動化設備。 本文對爬壁機器人的吸附機構，移動機構等進行了設計計算，特別是對轉彎阻力矩進行了分析計算。重點是爬壁機器人的移動機構、吸附機構和驅動系統(tǒng)的設計及校核。山東科技大學學士學位論文 I 摘 要 本畢業(yè)設計的課題來源于 “ 2021 年大學生過程裝備實踐與創(chuàng)新大賽 ”的參賽參考題目，主要任務是設計在役鋼制壓力容器外壁面檢測用爬壁機器人的本體結構及其控制系統(tǒng)。 本文在詳述國內(nèi)外爬壁機器人研究現(xiàn)狀的基礎上，對履帶式爬壁機器人的本體結構進行了設計，對一些關鍵部分進行了設計計算。 本文設計的壓力容器檢測爬壁機器人采用履帶式移動機構，雙履帶構成爬壁機器人的基本框架；采用永磁吸附方式，將永磁片貼在履帶的外表面，可提供足夠大的吸附力，結構簡單；采用前輪 驅動，兩個驅動輪分別由電機驅動，當兩電動機轉速一致時，機器人沿直線行走，當兩電動機差速時，可實現(xiàn)爬壁機器人整體轉彎。經(jīng)過校核，在一定條件下，該爬壁機器人能夠完成對壓力容器壁面的巡檢。機器人技術的出現(xiàn)和發(fā)展，不但使傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)和科學研究發(fā)生根本性的變化，而且將對人類的社會生活產(chǎn)生深遠的影響。 近年來，工業(yè)機器人在各個領域中得到廣泛的應用和發(fā)展。 國內(nèi)外爬壁機器人的研究現(xiàn)狀 國內(nèi)外爬壁機器人的研究現(xiàn)狀概述 近年來，由于工業(yè)生產(chǎn)對特殊功能機器人的需求越來越大，爬壁機器人的研究備受關注，目前，國內(nèi)外研究者已開發(fā)出各種類型的爬壁機器人，以滿足不同的工業(yè)需求。這種爬壁機器人靠磁性車輪對壁面產(chǎn)生吸附力，其主要特征是：行走穩(wěn)定速度快，最大速度可達 9m/min，適用各種形狀的壁面，且不損壞壁面的油漆。 山東科技大學學士學位論文 2 我國的 哈爾濱工業(yè)大學已經(jīng)成功研制出單吸盤真空吸附車輪行走式爬壁機器人和 永磁鐵吸附履帶爬壁機器人 [3]。機器人在壁面上的移動靠履帶來完成，移動時，履帶的旋轉使最后的吸附塊在脫離壁面的同時又使上面的一個吸附塊吸附于壁面，這樣周而復始，就實現(xiàn)了機器人在壁面上的爬行。為此日揮公司在原單吸盤結構的基礎上開發(fā)了多吸盤節(jié)狀桿型壁面移動機器人 [4]。 爬壁機器人在解決了吸附與移動的矛盾、跨越障礙等問題后，又開始向自主型機器人的方向發(fā)展。 爬壁機器人移動機構的研究現(xiàn)狀 目前，實現(xiàn)機器人壁面移動的方式很多， 概括起來主要有以下幾種 [ 5]： （ 1） 輪 驅動軌行式 移動機構用車輪夾緊在壁面軌道兩測，當驅動輪旋轉時，依靠車輪與軌道間的摩擦力實現(xiàn)上下移動，這種機構實現(xiàn)容易、運行可靠，但對壁面有鋪設導軌要求且移動方向受導軌的限制。偏心扭擺式機構的主要缺點是慣量大、行走效率低、速度慢。車輪機構可以采用普通車輪形式 ，也可采用全方位車輪形式，行走速度較快，但由于要保持密封腔的負壓，導致跨越障礙的能力較弱。當一組吸盤吸附工作時，另一組吸盤可以移動行走或轉動方向。 （ 5）特種履帶式 這種形式的壁面移動機構在履帶上連接有多個吸盤，與壁面接觸的吸盤處于吸附有效狀態(tài)，不在壁面上的吸盤處于吸附無效狀態(tài)。特種履帶式壁面移動機構還可以采用滑移式真空分配與交換機構形式。但具有冗余自由度的多足運動協(xié)調(diào)控制有一定難度，而且行走速度較慢。 近來，隨著研究的深入，爬壁機器人輪式全方位移 動機構逐漸成熟。輪式全方位移動機構不僅具有輪式移動機構運動的快速性、靈活性、可控性，而且能夠在保持機體方位山東科技大學學士學位論文 4 不變的前提下沿平面上任意方向直線移動或在原地旋轉任意角度。 真空吸附法又分為單吸盤和多吸盤兩種結構形式，具有不受壁面材料限制的優(yōu)點，但當壁面凸凹不平時，容易使吸盤漏氣，從而使吸附力下降，承載能力降低。永磁體式不受斷電的影響，使用中安全可靠，但控制較為麻煩。 在爬壁機器人的壁面吸附方面，國內(nèi)外的研究者在不同的研究方向上取得了很大進展，并在許多方面實現(xiàn)了技術創(chuàng)新和突破。 應用于金屬壁面的爬壁機器人，爬行機構一般采用履帶式結構，其特點是爬行速度快，控制方便，吸附方式采用永磁吸附，永磁吸附具有吸引力大，結構簡單，無需外部供電的特點。 在此基礎上，根據(jù)多體漸變磁化系統(tǒng)理論研究設計出了有別于傳統(tǒng)普通吸盤結構的爬壁機器人履帶吸盤結構 ——稀土永磁履帶吸盤結構。 運用壁虎爬行原理，科
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