船舶管道机器人设计及其关键技术的研究.pdf

学校代码: 10289 分类号: TH69 密级: 公开学号:112020032 江苏科技大学硕士学位论文船舶管道机器人的设计及其关键技术的研究研究生姓名魏玉平导师姓名刘芳华申请学位类别工学硕士学位授予单位江苏科技大学学科专业机械电子工程论文提交日期 2013年12月30日研究方向机械设计及其自动化论文答辩日期 2014 年3月23日答辩委员会主席卢道华评阅人 2014 年3 月 23 日船舶管道机器人的设计及其关键技术的研究魏玉平江苏科技大学万方数据分类号: TH69 密级: 公开学号:112020032 (宋体小四) 江苏科技大学硕士学位论文船舶管道机器人的设计及其关键技术的研究学生姓名魏玉平指导教师刘芳华教授江苏科技大学二○一四年三月万方数据 A Thesis Submitted in Fulfillment of the Requirements for the Degree of Master of Engineering Design and the Research of Key Technology of Pipeline Robot Submitted by Wei Yu ping Supervised by Liu fang hua Jiangsu University of Science and Technology March, 2014 万方数据江苏科技大学学位论文原创性声明本人郑重声明:所呈交的学位论文,是本人在导师的指导下,独立进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。学位论文作者签名: 年月日万方数据江苏科技大学学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许论文被查阅和借阅。本人授权江苏科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索,可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。本学位论文属于: (1)保密□,在年解密后适用本授权书。(2)不保密□。学位论文作者签名: 指导教师签名: 年月日年月日万方数据摘要 I 摘要船舶管系是船舶的重要组成部分,担负着船舶燃油、冷却水等的运输,是联系主辅机与相关设备的脉络。由于船舶管系一般处于高温、潮湿等环境,因此极易发生损坏,出现裂纹甚至断裂,造成燃料或水的泄露。传统的管系检测方法不仅繁琐,而且精度不高。而根据船舶管道特点研制的船舶管道机器人能够进入船舶管道内部,很好的实现管道内部裂纹、凹凸的检测,能够为船舶管道的日常维护与检修提供可靠的信息。本文首先介绍了管道机器人国内外发展现状,研究了管道机器人无损检测关键技术国内外发展及应用情况。在综合分析现有管道机器人常用的几种变径调节机构的基础上,提出了基于变胞机构的变径调节机构。通过力学分析,验证了其可靠性。进而结合驱动方案设计出了船舶管道机器人的机械机构,该机器人具有机构紧凑、传动稳定、变径能力强、柔性好等特点,能够对管径为330~490mm的船舶管道进行检测。其次对所设计的船舶管道机器人进行了相应的性能分析,在理论分析的基础上,运用ADAMS软件对所设计的管道机器人在管径为480mm的管道内进行了仿真。仿真结果表明,所设计的船舶管道机器人具有稳定充足的牵引力、较强的越障和弯道通过能力,能够适应船舶管道复杂的环境。最后根据船舶管道内部环境和管道检测的要求,进行了船舶管道机器人控制的软硬件设计。硬件设计上采用模块化设计,分别给出了各个模块的硬件设计,并对关键芯片的选型给出了详细的说明。软件设计上针对管道机器人的功能特点分别给出了各个模块的控制策略。根据所选的无损检测-磁漏检测采集的裂纹信号,运用改进BP神经网络算法对所采集的信号进行了分析处理,从测试结果可以看出,该算法具有逼近精度高、收敛速度快等特点,能够满足实际的需求。关键词:变胞机构;船舶管道机器人;磁漏检测;BP神经网络万方数据江苏科技大学工学硕士学位论文 II 万方数据