四輪吸附式清灰爬行機器人的研究與設(shè)計.pdf

1、為解決高凝點、高含蠟石油原油運輸?shù)睦щy,熱媒爐被使用于原油輸送過程中。由于熱媒爐內(nèi)燃燒過程造成結(jié)焦、積塵,需要定期清掃以保證傳熱過程的換熱效率。目前主要依靠工人進入爐膛內(nèi)部手工清掃和吹灰除塵以完成熱媒爐的定期清理。工作環(huán)境惡劣、清灰效率低、勞動強度大、嚴(yán)重影響清掃工人的身體健康。結(jié)合實際站場工作的需求,提出利用管壁機器人自動爬行的設(shè)想完成熱媒爐內(nèi)的清灰任務(wù)。本論文主要開展爬壁清灰機器人各部分的設(shè)計與分析,主要研究內(nèi)容如下:
　　

2、 根據(jù)國內(nèi)外機器人及壁面移動機器人技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用狀況,結(jié)合站場熱媒爐自身特點并加以研究分析,提出利用附帶清灰除塵刷的四輪吸附式管壁爬行機器人完成熱媒爐內(nèi)的清灰除塵任務(wù)。并從各方面進行分析,確定了機器人本體的基本結(jié)構(gòu)及方案,并對各個部分機械結(jié)構(gòu)設(shè)計加以完善。對清灰除塵機構(gòu)、控制部分以及供電部分加以研究,完成機器人整體結(jié)構(gòu)設(shè)計,并繪制出各個機械零件的加工圖。
　　 通過ANSYS軟件將機器人吸附部分的磁吸輪分別進行二維和三維有限元

3、分析,得出磁吸輪磁場分布狀況以及計算出磁吸輪對管壁的吸附力。并經(jīng)有限元優(yōu)化設(shè)計獲得磁吸輪結(jié)構(gòu)最優(yōu)解,以及模擬機器人的工作情況,獲得機器人在實際條件下的工作能力。
　　 基于拉格朗日(Lagrange)方程建立機器人系統(tǒng)的動力學(xué)方程并聯(lián)合虛位移原理求解方程,通過牛頓力學(xué)建立靜力學(xué)方程聯(lián)合動力學(xué)方程求解機器人各部分的力學(xué)特性,為機器人能夠在管壁上可靠行走提供理論依據(jù)。
　　 對研究室設(shè)計的各種熱媒爐清灰機器人分別進行測試以及