【《管道喷涂防爆机器人国内外研究现状的文献综述》2700字】

管道喷涂防爆机器人国内外研究现状的文献综述1.1管道机器人研究现状如图1.1(a)所示是一款由沈阳自动化研究所联合一所国外大学研制的螺旋式管道机器人。该款机器人应用了可变约束驱动机构，可以实现利用单台电机控制机器人的动作的功能，此举在管道的检测方面使准确率和效率产生极大提高，并且使电缆缠绕问题得到有效解决。管道机器人为使驱动轮可以在周向方向上压缩而采用了弹性元件，使其能够适应一定范围内的管径变化。如图1.1(b)所示，为实现在管道内移动过程中适应不同管径的目的，哈尔滨工业大学的管道机器人利用滚珠丝杠改变机器人主架与轮腿之间的角度。这是一款具有调节范围大的优点的三轮腿式管道机器人[2]。，此调节轮腿角度的方法，提高了管道机器人对不同管径的适应性。但通过电机驱动滚珠丝杠实现属于主动调节的方法，不可避免地有一定的误动作。如图1.1(c)所示，上海交通大学通过使用SMA材料研制一款蠕动式管道机器人[3]。此机器人通过蠕动元件的控制进行运动，具有体积小和质量轻的特点，能够实现在管道内的快速移动。因为蠕动元件有12个自由度，虽然管道机器人的复杂程度有所增加，但是极大的提高了此款机器人移动的便利性。如图1.1(d)所示，北京石油化工大学设计了一种仿蝎子管道机器人[4]。此管道机器人应用了仿生学的理论，通过模仿蝎子的身体结构和运动方式设计出了此款机器人的移动本体结构。这种多足的管道机器人提高了越障能力，增加了机器人的自由。通过模仿蝎子独有的反射结构简单的特点，是机器人的控制系统更加简单化。图1.1(a)螺旋式管道机器人图1.1(b)三轮腿式管道机器人Fig.1.1(a)SpiralpipelinerobotFig.1.1(b)Three-wheeledlegpiperobot图1.1(c)蠕动式机器人图1.1(d)仿蝎式管道机器人Fig.1.1(c)PeristalticRobotFig.1.1(d)SimulatedScorpionPipelineRobot图1.1国内管道机器人Fig.1.1Domesticpipelinerobot如图1.2(a)所示为美国早期研制的防水管道检测机器人。该机器人主要作用是进行水下管道的检测任务，为了清楚的检测管道情况为其配有LED灯和高清摄像机。该种机器人会根据不同的使用情况更换驱动轮，使其适应不同的工况，且具有一定的灵巧性。图1.2(b)是履带式管道机器人。加拿大公司研发出的用来检测管道内部的多种类型的Versatrax系列管道机器人。履带作为该管道机器人移动机构具有重要作用，通过改变两侧履带所形成的夹角来达到检测不同管径的目的。也正是因为这种调节方法，限制了此款管道机器人管径变化的适应范围。如图1.2(c)所示是一种由韩国设计开发的多体合作式的管道机器人[13]。该管道机器人通过弹簧连接，能有效提高其拖动力。前进方式采用电机驱动履带式移动机构，电机带动齿轮旋转，齿轮带动履带前进。在连接履带与机器人本体之间采用连杆机构，并加入弹性元件使履带与管壁紧密结合。图1.2(a)Flexitrax管道机器人图1.2(b)Versatrax管道机器人Fig.1.2(a)FlexiTraxPipelineRobotFig.1.2(b)VersatraxPipelineRobot图1.2(c)collaboration-type系列管道机器人Fig.1.2(c)Collaboration-TypeSeriesPipelineRobot图1.2国外管道机器人Fig.1.2Foreignpipelinerobot1.2喷涂机器人研究现状如图1.3(a)所示为安川首钢EPX2800R六轴喷涂机器人，安川首钢是我国与日本安川电机公司成立的中外合资机器人企业，该企业生产的机器人外形美观，安全性高，是一个实力强劲的企业。图1.3(b)所示为全新SRP16A系列机型的新松机器人，新松机器人也是我国工业机器人龙头老大。这类机型安全系数高，机械结构稳定，将涂料管放置于机器人本体内部，并且采用密封处理，使得本体紧凑美观且实用性高。图1.3(a)EPX2800R六轴喷涂机器人图1.3(b)SRP16A喷涂机器人Fig.1.3(a)EPX2800RSix-axisSprayingRobotFig.1.3(b)SRP16ASprayingRobot图1.3国内喷涂机器人Fig.1.3Domesticsprayingrobot瑞士ABB公司是世界级的著名的喷涂设备生产商，该公司产品遍布全球。图1.4(a)为汽车行业量身定制的IRB500喷涂机器人，这款机器人采用的是串联式机械臂，具有喷涂效率高，喷涂范围广等优点，其性能也是数一数二的。全球大多数汽车生产线都会采用此款喷涂机器人进行汽车的喷漆处理。DURR公司也是位列前茅的生产喷涂机器人的公司，其工作模式有两种，一种是流动模式，另一种是动静模式，两种模式主要区别在于动静模数需要另设一个运动轴，而流动模式无需设置，如图1.4(b)所示。如图1.4(c)所示是日本FANOJC公司生产的喷涂机器人，该公司产品以性能优越著称，其利用集成度高，通用性强度等优点占据了国际市场的半壁江山。该机器人采用铝合金材质，就够紧凑，可减少灰尘的堆积。图1.4(a)IRB500喷涂机器人Fig.1.4(a)IRB500sprayingrobot图1.4(b)DURR喷涂机器人图1.4(c)FANUCOP.250IA/15喷涂机器人Fig.1.4(b)DURRSprayingRobotFig.1.4(c)FANUCOP.250IA/15SprayingRobot图1.4国外喷涂机器人Fig.1.4Foreignsprayingrobot1.3防爆机器人研究现状随着我国社会进步，科技发展日益壮大，我国的防爆标准日益完善，防爆水平逐年提高，近年来产生了多种形式的防爆产品[7]。随着工业化进步，防爆技术的应用越来越成熟与广泛[8]。如图1.5(a)所示为北京机械工业自动化研究所设计的一款正压式防爆喷漆机器人。根据国家标准，将可能产生火花的电子元器件密封在防爆壳体内，杜绝满足爆炸发生的条件。并将保护气体通过一套空气净化系统输送至壳内，防止外界易燃气体的进入[9]。如图1.5(b)所示为一种救灾机器人[10]，由北京理工大学独立设计。机器人采用隔爆型设计，将可能产生火花的电机、驱动器、电池和PLC等所有电器元件安装在一个具有隔爆性能的金属壳体内，同时该金属壳体又作为机器人的主体结构。机器人带有由风扇组成的冷却系统，解决了隔爆壳体内电机、驱动器等产生热量不宜散发的问题。另外机器人移动结构采用轮腿式与履带相结合，有着较强越障能力，可跨越车体长度一半的深沟[11]。图1.5(a)电动喷漆机器人图1.5(b)救灾机器人Fig.1.(a)ElectricPaintingRobotFig.1.5(b)DisasterReliefRobot图1.5国内防爆机器人Fig.1.5Domesticexplosion-proofrobot中国，日本，韩国算是在亚洲防爆领域发展最快的三个国家。其在自己国内均设有多所实验室，并且已经进入国际认可的以“一个标准、一张证书、全球通行”为目标的IECEx体系，它是基于国际电工委员会国际标准的唯一的全球性认证组织，包括与防爆工业相关的产品和服务认证[19]。国外拥有上百年的防爆历史发展，其防爆技术与国内相比较为成熟，其中就有着全球著名的日本的FANUC，瑞典的ABB、德国的KUKA等，这些公司都生产了多款防爆机器人并广泛应用于国际市场。参考文献[1] TeL,ShugenMA.DesignofSpringParametersforaScrewDriveIn-PipeRobotBasedonEnergyConsumptionModel[C]//Proceedingofthe11thWorldCongressonIntelligentControlandAutomation.Shenyang,China,2014:3290-3295.[2] 李庆凯,唐德威,姜生元,邓宗全.三轴差动式管道机器人的驱动特性及仿真研究[J].哈尔滨工程大学学报,2012,33(06):753-758.[3] 易军.SMA微型机器人驱动设计[J].煤炭技术,2013,32(06):155-156.[4] ChangDJ,WonJC,JinSA,etal.OptimalMechanismDesignofIn-pipeCleaningRobot[C]//Proceedingsofthe2011IEEEInternationalConferenceonMechatronicsandAutomation.Beijing,China,2011:1327-1332.[5] 张聪,郁汉琪,黄志鹏,黄越.喷涂机器人研究综述[J].信息与电脑(理论版),2020,32(19):1-3.[6] 于韶东,解品星.喷漆机器人系统的研究与实现[J].电子制作,2020(16):38-40.[7] 金兆辉.非电气设备的防爆设计与实现[D].上海:华东理工大学,2015.[8] 金丽华.矿用防爆电气设备检测检验现状及发展趋势[J].煤矿安全,2016,47(6):233-236.[9] 孙晋明.正压型防爆机器人的设计及应用[J].防爆电机,2018,53(06):45-47.[10] 傅晓平,陈建国.小型防爆机器人系统设计[J].物联网技术,2018,8(09):96-99.[11] GaoJ,GaoX,ZhuJ,etal.Coalminedetectandrescuerobottechniqueresearch[C].InternationalConferenceonInformationandAutomation.IEEE,2009:1068-1073.[12] 吕昊.面向石化储罐的防爆型喷漆机器人结构设计与分析[D].河北工业大学,2018.[13] 聂勇刚,许瑛,吴少兴,等.喷涂机器人正压防爆系统的设计[J].机械制造,