检测用攀行机器人结构设计【含CAD图纸和说明书】
收藏
资源目录
压缩包内文档预览：
编号：166711168
类型：共享资源
大小：1.67MB
格式：ZIP
上传时间：2021-11-21
上传人：机****料
认证信息
个人认证
高**（实名认证）
河南
IP属地：河南
45
积分
- 关 键 词：
-
含CAD图纸和说明书
检测
用攀行
机器人
结构设计
CAD
图纸
说明书
- 资源描述：
-
资源目录里展示的全都有预览可以查看的噢，，下载就有,,请放心下载，原稿可自行编辑修改=【QQ：11970985 可咨询交流】====================喜欢就充值下载吧。。。资源目录里展示的全都有，，下载后全都有,,请放心下载，原稿可自行编辑修改=【QQ：197216396 可咨询交流】====================
- 内容简介：
-
本科毕业论文(设计)开题报告论 文 题 目： 检测用攀行机器人结构设计 学 院： 机械工程学院 专 业 、班 级： 机械设计制造及其自动化 学 生 姓 名：指导教师（职称）： 7年1月16日填一、选题依据1 论文（设计）题目钢结构检测用攀行机器人设计2 研究领域本题目运用所学的机械原理、机械设计、机电控制等知识，设计检测用攀行用机器人，来替代人类进行危险攀行检测的作业领域。3 论文（设计）工作的理论意义和应用价值 国内外的发展现状长期以来，人们就想往能在垂直陡壁上攀行，进行各种作业。近年来出现的攀行机器人，实现了这种理想。由于在垂直陡壁上作业是非常困难和危险的，超越了人的能力极限，所以在国外称此类机器人为极限作业机器人。壁面爬行机器人可用来代替人工进行的一些危险操作，进行各种储存有毒有害介质的球形储存罐的检测工作。其中包括核工业和城市石化工业球形储液罐的视觉检查、超声侧厚和焊缝探伤等作业。它可以代替人类做一些危险的工作，并取得了很大的应用价值。4目前研究的概况和发展趋势攀行检测机器人有着很大应用前景，它一经问世就受到了各方的重视。1966年日本的西亮教授首次研制成功壁面移动检测机器人样机，并在大阪府立大学表演成功。这是一种依靠负压吸附的爬壁机器人。随后出现了各种类型的爬壁机器人，到80年代末期已经开始在生产中应用。 日本在开发爬壁机器人方面发展最为迅速,主要应用在建筑行业与核工业。日本清水建设公司开发了建筑行业用的外壁涂装与贴瓷砖的机器人，他们研制的负压吸附清洗玻璃面的爬壁机器人，曾为加拿大使馆清洗。东京工业大学开发了无线遥控磁吸附爬壁机器人。在日本通产省“极限作业机器人”国家研究计划支持下，日晖株式会社开发了用于核电站大罐的负压吸附壁面检测机器人。它有两个独立的负压吸盘，可以在遥控下由地面自动爬行到大罐的弧形壁面,作视觉检查与测厚，并可以跨越障碍。日本关西电力株式会社开发了核电站壁面点检的爬壁机器人，移动速度为每分5米，负重50公斤。日立制造所研制了履带式磁吸附检查机器人，带有超声检测装置。由于采用了负荷分散机构，它能够适应各种凹凸不平的曲面和棚顶。英国在攀行机器人领域也取得许多成果。90年代初RTD公司推出了轮式磁吸附爬壁机器人(取名Beetle)，已作为商品销售。最高爬行速度达每分种12米，可以自动记录每隔一定距离的壁厚，最高爬行高度为25米。英国南岸大学于1994年研制成功多足多吸盘气动型攀行检测机器人，可以携带一个小工业机器人(例如PUMA260),进行超声检测。它自重22公斤,负重20公斤。最近来自英国的报道，一种取名为罗布格三号的攀行机器人在贝德福市作演示。它有8条腿,类似巨型蜘蛛，能负重100公斤，可越障，能将砖放入准确位置并进行检测，研制者计划将其应用于建筑行业。 俄罗期彼得堡国立技术大学也研制成功负压吸附攀行机器人。我国自90年代以来，有许多单位根据国家经济建设需要，研制成功各种类型与功能的攀行机器人。上海交通大学研制成功测量大罐容积的磁吸附攀行检测机器人。哈尔滨理工大学研制成功测量大罐漆膜厚度的履带复合式攀行机器人。哈尔滨工业大学研究所在“863计划”支持下，于1994年研制成功核工业用的壁面攀行遥控检查机器人，最近又与大庆采油一厂合作，研制成功采油行业中大量使用的储罐防腐用喷吵、喷漆履带式磁吸附爬壁机器人，在现场试验，取得成功。当前，国内外都非常重视攀行检测机器人的研制，主要是因为它有着广泛的用途，特别是它可以在一些危险环境下进行作业。攀行检测机器人是一种新型特种机器人，能在危险工作状态下代替人工作业，因此具有广阔的应用前景。由于传统攀行机器人具有很多的不足之处（如对壁面的材料和形状适应性不强，跨越障碍物的能力弱，体积大，质量重等），因此未来爬壁机器人的结构应该向着实用化的方向发展。(1) 吸附装置最近几年，美、英、俄等国的研究小组真正揭示了壁虎在墙上爬行的秘密，这个秘密就是分子间的作用力范德华力。范德华力是中性分子彼此距离非常近时产生的一种微弱电磁引力。科学家在显微镜下发现，壁虎脚趾上约有650万根次纳米级的细毛，每根细毛直径约为200至500纳米，约是人类毛发的直径的十分之一。这些细毛的长度是人类毛发直径的2倍，毛发前端有1001000个类似树状的微细分枝，每分枝前端有细小的肉趾，这种精细结构使得细毛与物体表面分子间的距离非常近，从而产生分子引力。虽然每根细毛产生的力量微不足道，但累积起来就很可观。根据计算，一根细毛能够提起一只蚂蚁的重量，而一百万根细毛虽然占地不到一个小硬币的面积，但可以提起二十公斤力的重量。如果壁虎脚上650万根细毛全部附着在物体表面上时，可吸附住质量为13千克的物体，这相当于两个成人的质量。科学家说，壁虎实际上只使用一个脚，就能够支持整个身体。从壁虎脚的附着力得到的启示可用于研制爬壁机器人。在分析壁虎生物原型吸附的功能原理和作用机理的基础上，运用类比，模拟和模型方法，通过高分子材料化学，工程材料科学，力学和机械学的交叉研究，探索出一种与壁虎脚趾表面结构相近的，经物理改进的极性高分子材料（人造壁虎仿生脚干性粘合剂），并应用精密微机械加工的手段，设计并制作模拟壁虎脚趾的吸附装置，该吸附装置将适应于各种材质（如玻璃，粉墙和金属等）和任意形状的表面（如平面，柱面，弧面和拐角等）。这种装置如果研制成功将使爬壁机器人的实用化迈出坚实的一大步。(2) 移动方式在移动机器人中，轮式和履带式移动方式已获得广泛的应用，但是足式移动方式具有轮式和履带式所没有的优点。足式移动方式的机器人可以相对较容易地跨过比较大的障碍（如沟、坎等），并且机器人的足所具有的大量的自由度可以使机器人的运动更加灵活，对凸凹不平的地形适应能力更强。足式机器人的立足点是离散的，跟壁面接触的面积小，可以在可达到的范围内选择最优支撑点，即使在表面极度不规则的情况下，通过严格选择足的支撑点，也能够行走自如。正是由于足式结构多样、运动灵活，适应于各种形状的壁面上，而且能够跨越障碍物，因此足式结构将在爬壁机器人上有着较好的应用前景。(3) 驱动设备传统伺服电机因功率重量比低，必须安装在远离驱动的地方，而且电机高速运行后需有减速齿轮来降低速度，致使传动系统复杂，结构累赘，不能满足实用化的要求，为此需要研制利用功能材料构成的体积小、重量轻、高效率密度的新型电机。微特电机所组成的驱动伺服系统和位置速度传感系统是机器人关键部件，研制开发直接驱动、大力矩、小体积、重量轻、精度高、反应灵敏、工作可靠的各类微特电机是提高我国机器人的研究开发水平，满足国内机器人高性能微特电机的基础保障。因此微特电机在机器人应用的前景是非常乐观的，而且要求微特电机技术的发展，满足机器人智能化、可靠、灵活、长寿命的需要。因此攀行机器人使用微特电机技术的发展趋势可归纳为朝高精度、高可靠性、直接驱动、新原理、新结构、机电一体化、超微化方向发展。二、论文（设计）研究的内容1. 重点解决的问题、吸附机构的设计爬壁机器人能吸附于壁面而不下滑，实现的方法主要有两种：负压吸附与永磁吸附。负压吸附法是通过真空泵装置，使吸盘内腔产生负压,从而使机器人吸附壁面，或者由喷射器经喷咀将压缩空气喷出，使其周围形成真空,吸附在壁面上。吸盘有单吸盘和多吸盘之分。吸盘尺寸的大小与腔内负压和相应的吸附力、机器人重量、摩擦系数等有关，应附合以下二个条件：(1)不下滑条件,即摩擦力与重力相平衡 (2)不倾倒条件，即转矩平衡。由分析可知，增强负压，增大吸盘面积都可以增加负重能力。如果机器人边移动，边吸附，还会遇到吸盘密封技术的难点；如果机器人爬行的是弧形壁面，则更会增加制作难度。已问世的各类负压吸附爬壁机器人都采取了许多措施。 磁吸附法则结构简单，吸附力较大，对壁面凹凸适应性强。它具有两种方式：永磁体和电磁铁。永磁体方式吸附不耗能，安全性高，不受断电影响；缺点是脱离壁面颇费周折。电磁铁方式需通电，容易脱离壁面；缺点是体积大、笨重，断电时有脱离危险。无论那一种磁吸附方式都只适用于导磁性壁面，所以它适用于导磁金属壁面上的各种作业，如石油、煤气等各种钢储罐的维修、检测。真空吸附法不受壁面材料的限制，故应用面较广。除上述两种吸附方式外，西亮教授于1990年又研制成功推进型壁面移动机器人，利用螺旋浆作为推力发生机构，既实现贴附，又能高速移动。由于它使用柴油机，不带电源线，使用方便，用无线电进行遥控。、移动机构的设计 移动方式有三种：轮式、履带式、脚式，本设计采用脚式。、检测装置的设计 可以采用声波检测和安装检测探头装置对结构表面进行检测。2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）整体移动机构的设计吸附机构的设计检测装置的设计统控制及设计计算3.本论文（设计）预期取得的成果本设计以检测攀行机器人的研制为主线，在机械结构、运动控制系统和检测模块设计的基础上，对机器人静力学、动力学、运动学、轨迹规划和姿态控制等进行了较为深入的研究，并进行了轨迹仿真。所取得的预期成果对脚式检测攀行机器人，乃至脚式移动机器人的研制和发展做了简单的研究设计分析，设计所研制的钢材料检测攀行机器人具有结构简单、运动稳定可靠、定位精度高、检测效率高、自动化程度高等优点，具有广阔的应用前景。从而推动攀行机器人研究领域的持续发展。三、论文（设）工作安排1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数）通过设计具体的机器人，查阅相关资料结合学过的机器人方面的知识，联系已有的知识发挥自我的创新意识进行设计。2.论文（设计）进度计划12周： 题目调研收集资料，查阅文献，完成开题报告。35周： 方案设计与总体设计分析。612周： 术设计完成各部分装配图设计。1314周：设计计算，毕业论文，外文翻译。1516周：准备和参加答辩。四、文献综述机器人是机构学、运动学、控制理论等学科发展水平的综合体现，是当前国内外研究的热点问题之一。在各高校机器人设计活动也已经很广的开展起来，这种氛围对我国机器人的研制开发特别以及专业方面人才的培养是具有积极意义的。检测攀行机器人可用来代替人工进行的一些危险作业，进行各种储存有毒有害介质的球形储存罐等的检测工作。其中包括核工业和城市石化工业球形储液罐的视觉检查、超声侧厚和焊缝探伤等作业。因此，该项目成为国内外科研人员研制开发的热点。这种机器人己在部分工程项目中得到了有效的应用，具有潜在的市场应用价值机器人作为一种能代替人工作业的智能机器，有着广泛的应用前景随着机器人技术的不断发展，机器人的小型化、微型化成为机器人技术发展的重要方向之一。开发一种小型、便携的攀行机器人在军事和民用方面都具有重要意义。在军事方面，它可以被投放在敌后，爬行于建筑物的外墙或玻璃壁面上，对室内的情况进行侦察；或者充当可移动的爆破物，近距离杀伤敌方的重要设施和人员。民用方面可用于高层建筑的表面检测或进行清晰。但是传统的爬壁机器人或是采用磁吸附方式，依靠磁力吸附于金属壁面，不适合工作在采用玻璃或大理石的外墙表面；或是采用由真空泵或真空发生器抽吸空气产生吸附力的主动吸附方式，需要外接气源，连接大量的支持设备，能量耗费大，而且一般伴有较大的噪音，机器人的体积和活动范围都受到限制，不宜在小型攀行机器人上使用。在高层钢结构建筑物的表面检测工作中，预防性定期检测和被迫性事后检测维修工作都存在着较大的缺陷，人工检测已经无法满足。随着科学技术的发展，机器人代替人工进行高层建筑的危险检测工作成为了一种新的趋势，攀行检测机器人将会得到更广泛的应用。通过阅读参考文献丰富了我对攀行机器人的了解，也学到了很多知识，对我的毕业设计起到了至关重要的作用。在我大量文献参考当中，形成了比较成熟的设计思想，从而积累了大量的理论基础。五、需要阅读的参考文献1 刘淑霞，王炎，徐殿国等.爬壁机器人技术的应用.机器人，1999，21(2):148155.2 田兰图.油罐检测爬壁机器人技术及系统研究J.WMEM,2004,(5).3 汪劲松，张江红，罗振壁等.四足步行机的地-壁过渡规划.机械工程学报，1994，30(4):5661.4 潘焕焕，赵言正，王炎.锅炉水冷壁清扫、检测爬壁机器人的研制.中国机械工程，2000，11(4):372376. 5 蔡自新.机器人原理及其应用M.中南工业出版社，1988，8 .6 钱晋武，龚振邦，张启先.六足爬壁机器人过渡行走运动规划.上海大学学报(自然科学版)，1996，2(3):328334.7 马香峰.机器人机构学M.北京，机械工业出版社，1991，9。8 杨化树,曲新峰.工业机器人技术的应用及发展J.黄河水利职业技术学院学报,2004,(4).9 陈一民.工业机器人通用控制器研究开发J.上海大学学报(自然科学版) ，1998，(5). 10 佟仕忠，肖立，丁启敏，吴俊生.爬壁机器人的现状与发展J.辽宁石油化工大学,2004,(8).11 费仁元，张彗慧.机器人机械设计和分析M.北京工业大学出版社，1998, 9.12 广濑茂男等.“四足壁面移动口NINJA-I开发”A.日本機械学会论文集C.1991，Vo1.57(540).2679-2686.13 根本政明，湯原哲夫，阿部幸雄.“3次元罁構造物内移動用2脚口”A.日本
- 温馨提示:
1: 本站所有资源如无特殊说明，都需要本地电脑安装OFFICE2007和PDF阅读器。图纸软件为CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.压缩文件请下载最新的WinRAR软件解压。
2: 本站的文档不包含任何第三方提供的附件图纸等，如果需要附件，请联系上传者。文件的所有权益归上传用户所有。
3.本站RAR压缩包中若带图纸，网页内容里面会有图纸预览，若没有图纸预览就没有图纸。
4. 未经权益所有人同意不得将文件中的内容挪作商业或盈利用途。
5. 人人文库网仅提供信息存储空间，仅对用户上传内容的表现方式做保护处理，对用户上传分享的文档内容本身不做任何修改或编辑，并不能对任何下载内容负责。
6. 下载文件中如有侵权或不适当内容，请与我们联系，我们立即纠正。
7. 本站不保证下载资源的准确性、安全性和完整性, 同时也不承担用户因使用这些下载资源对自己和他人造成任何形式的伤害或损失。
人人文库网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
川公网安备: 51019002004831号