分类号:TP242 密级:公开
UDC: 单位代码:10424
学位论文
化工容器壁面检测移动机器人
的本体设计及运动分析
王富杰
申请学位级别:硕士学位专业名称:机械制造及其自动化
指导教师姓名:孙静职称:副教授
山东科技大学
二〇一二年五月
论文题目:
化工容器壁面检测移动机器人
的本体设计及运动分析
作者姓名:王富杰入学时间:2009 年 9 月
专业名称:机械制造及研究方向:先进制造工艺、装
其自动化备及其自动化
指导教师:孙静职称:副教授
王吉岱教授
论文提交日期:2012 年 5 月
论文答辩日期:2012 年 6 月 9 日
授予学位日期:
DESIGN AND MOTION ANALYSIS OF WALL-CLIMBING
ROBOT APPLIED TO DETECTION ON CHEMICAL
CONTAINER
A Dissertation submitted in fulfillment of the requirements of the degree of
MASTER OF PHILOSOPHY
from
Shandong University of Science and Technology
by
Wang Fujie
Supervisor: Associate Professor Sun Jing
Professor Wang Jidai
College of Mechanical and Electronic Engineering
May 2012
声明
本人呈交给山东科技大学的这篇硕士学位论文,除了所列参考文献和世所
公认的文献外,全部是本人在导师指导下的研究成果。该论文资料尚没有呈交
于其它任何学术机关作鉴定。
硕士生签名:
日期:
AFFIRMATION
I declare that this dissertation, submitted in fulfillment of the requirements
for the award of Master of Philosophy in Shandong University of Science and
Technology, is wholly my own work unless referenced of acknowledge. The
document has not been submitted for qualification at any other academic
institute.
Signature:
Date:
山东科技大学硕士学位论文摘要
摘要
化工容器是一种用于存储或反应的容器,由于其经常在高温、高压或腐蚀的条件下
工作,很容易因为材料的劣化、脆断或疲劳断裂而导致失效,因此,为了保证化工容器
的安全运行,需要对其进行定期安全检测。壁面移动机器人技术的发展,为化工容器壁
面检测的自动化和高效性提供了新的技术平台,在化工行业具有广泛的应用前景。
本文在详细综述了壁面移动机器人国内外发展概况的基础上,针对化工容器壁面检
测对壁面移动机器人的功能要求及传统壁面移动机器人的缺陷,提出了一种采用间隙磁
吸附、轮式移动机构和电机驱动的新型壁面移动机器人本体结构方案,主要解决了传统
壁面移动机器人因转弯困难而导致运动过程中灵活性不足的问题。
通过分析化工容器的实际检测要求及壁面真实情况,建立了壁面移动机器人在壁面
上的一般空间位置模型;分析了可能发生的失稳形式及产生失稳形式的原因,通过对处
于任意位置的壁面移动机器人进行了静态受力和稳定性分析及推导,得到了壁面移动机
器人上单个永磁吸附单元提供的吸附力应满足的条件,为壁面移动机器人的安全可靠性
设计提供了依据。
研究了壁面移动机器人的动态平衡和驱动平衡问题。理论分析了壁面移动机器人在
化工容器壁面进行匀速运动时的动态平衡及驱动平衡的要求,获得驱动电机提供的驱动
力矩需要满足的条件;建立了一般情况下的壁面移动机器人投影平面简化模型,并在此
模型的基础上分析了
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