磁吸附履帶式攀爬鋼纜機(jī)器人的分析與研究.pdf

1、攀爬機(jī)器人用于代替人類完成各種危險(xiǎn)的工作而成為當(dāng)今機(jī)器人領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)之一。這類機(jī)器人可以搭載所需要的設(shè)備在管道或鋼纜上面進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，協(xié)助工作人員完成檢測(cè)、維護(hù)等工作，具有廣闊市場(chǎng)應(yīng)用前景，研究和探索新型的攀爬鋼纜、管道類機(jī)器人具有重要意義。
　　本文首先分析了關(guān)于攀爬機(jī)器人的國(guó)內(nèi)外研究的最新進(jìn)展，提出一種磁吸附履帶式攀爬鋼纜機(jī)器人的新型驅(qū)動(dòng)方案。然后利用三維建模軟件完成了對(duì)爬纜機(jī)器人的詳細(xì)機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。使用ANSYS Workbe

2、nch分析軟件對(duì)關(guān)鍵零部件進(jìn)行了靜態(tài)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度分析，校核了關(guān)鍵零部件的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。
　　接下來重點(diǎn)研究了磁吸附履帶的關(guān)鍵技術(shù)——永磁履帶板的磁場(chǎng)特性和吸附能力對(duì)其進(jìn)行了深入的理論分析與研究，設(shè)計(jì)了三種磁極布置方案的永磁履帶板，推導(dǎo)相應(yīng)的理論公式，分析計(jì)算永磁履帶板的磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁力大小。同時(shí)，借助ANSYS Workbench軟件中有限元電磁分析平臺(tái)對(duì)不同磁極布置方案進(jìn)行磁場(chǎng)仿真分析，得出最佳磁極布置方案。本研究還對(duì)定制的永磁履帶板樣

3、品進(jìn)行磁感應(yīng)強(qiáng)度和磁力的測(cè)量實(shí)驗(yàn)，并通過測(cè)量結(jié)果驗(yàn)證了永磁履帶板的磁場(chǎng)理論分析以及磁場(chǎng)有限元分析的正確性和可行性。與實(shí)際測(cè)量實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比得到其他兩種計(jì)算磁力的方法與真實(shí)值的誤差，驗(yàn)證了永磁履帶板內(nèi)磁場(chǎng)分布具有邊角集中效應(yīng)的規(guī)律。
　　最后，對(duì)不同位姿狀態(tài)下機(jī)器人的單側(cè)和雙側(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行力學(xué)分析，研究機(jī)器人各種可能的傾覆形式，通過其動(dòng)態(tài)力學(xué)分析得到所需的驅(qū)動(dòng)力矩，并在ADAMS軟件中建立機(jī)器人的虛擬樣機(jī)模型，對(duì)其進(jìn)行運(yùn)動(dòng)仿真分析，分析虛