大型壓力容器打磨工藝及爬壁打磨機器人研究.pdf

1、磁粉檢測為大型壓力容器表面無損檢測的主要手段之一。針對磁粉無損檢測中的要求，需要對檢測的焊縫及熱影響區(qū)域進行去油脂、鐵銹、氧化皮或其他粘附磁粉物質(zhì)的處理。目前主要采取人工搭建腳手架，手持角磨機完成打磨工作。人工作業(yè)存在著危險性高、耗時長、效率低等缺點。因此，研究開發(fā)大型壓力容器爬壁打磨機器人具有較高的工程應(yīng)用價值。
　　從打磨工藝研究出發(fā)，根據(jù)需求研究制定了爬壁打磨機器人的總體方案，設(shè)計了機器人結(jié)構(gòu)和控制系統(tǒng)，完成了樣機的制造和試

2、驗。本文的主要工作和成果如下:
　　(1)通過實驗研究了大型壓力容器壁面打磨工藝。在機器人打磨過程中，其必會受到壁面給予的反向作用力，這些作用力是機器人設(shè)計的關(guān)鍵參數(shù)之一。通過分析，得到了磨具類型的影響因素和磨削過程中的影響因素。利用萬能拉壓試驗機平臺，通過實驗獲得機器人打磨頭的旋轉(zhuǎn)速度，正壓力，進給速度等參數(shù)的合理數(shù)值。
　　(2)設(shè)計了爬壁打磨機器人的方案和結(jié)構(gòu)。分析并制定爬壁打磨機器人的基本需求、功能需求、性能需求，建

3、立針對不同需求的功能原理模型，選擇合適的功能原理解，將不同的功能原理組合為整體結(jié)構(gòu)方案。為減輕機器人重量，提出了一系列輕巧新穎的結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括一種同一平面內(nèi)的兩自由度的移動機構(gòu);一種打磨頭升降減震機構(gòu);一種基于Halbach理論的永磁輪結(jié)構(gòu)等。
　　(3)對基于Halbach理論的永磁輪結(jié)構(gòu)進行了仿真優(yōu)化，并通過實驗驗證了理論分析的準確性。通過有限元研究了磁輪軛鐵厚度、極對數(shù)、軸向和周向磁化單元比例等若干因素對吸附力的影響，設(shè)計了

4、兩組實驗，分別測試磁輪吸附力周向變化狀況和空氣隙對磁輪吸附的影響。在驗證了分析結(jié)果的準確性基礎(chǔ)上，基于多島遺傳優(yōu)化算法對磁輪結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了全局優(yōu)化分析。
　　(4)完成了爬壁機器人樣機制作和性能測試。采用AT89S52單片機的設(shè)計了爬壁打磨機器人控制系統(tǒng)，完成了爬壁打磨機器人的制造以及機器人試驗設(shè)備的制造。對機器人的爬行承載能力、直行能力和打磨性能等關(guān)鍵參數(shù)和性能進行了測試，均滿足設(shè)計的功能和性能指標。
　　本課題的研究與壓