基于电动气旋流的吸附器的开发和特性研究

发布时间：2017-05-24 11:24

  本文关键词：基于电动气旋流的吸附器的开发和特性研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：气动吸附技术拥有方便易用,结构简单以及适用范围广的特性,不仅被大量应用在自动化生产线上,同时也常用于气动攀爬机器人的研发。本文主要介绍了一种新型的电动气旋流吸附器,该吸附器拥有良好的吸附特性,不存在真空泄露的问题,因而能够吸附粗糙的表面。首先,本文详细阐述了吸附器的结构设计及工作原理,提出了相应的设计参数(电机转速、旋腔内径、电机转矩等)及性能评价指标(吸附力、能耗、吸附间距等)。为了准确探究各相关参数对吸附器特性的影响,本文先从理论上推导出吸附力与电机转速、旋腔内径之间存在的关系,随后利用计算流体力学(CFD)来进一步观察其内部气体的压力分布和流场运动状态。最后利用实验的方法,对包括表面粗糙度,吸附间距在内的所有参数进行验证。在完成基本特性的探究后,本文还从力-能耗比,力-面积比,机械结构等方面,将该吸附器与现有的气动吸附器进行了对比,阐述其存在的优点与不足。为了能安全有效地将吸附器应用于实际的生产中,本文还对扇叶的结构和数量进行了优化。基于以上的研究成果,该吸附器被用作末端执行器完成工件的抓取动作,并且还被应用于一款气动攀爬机器人的研发。
【关键词】：电动气旋流 真空泄露 粗糙 CFD
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TH122
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-26
• 1.1 气动吸附技术的分类10-13
• 1.1.1 真空吸附技术10-11
• 1.1.2 伯努利吸附技术11-12
• 1.1.3 气旋流吸附技术12-13
• 1.2 气动吸附技术的国内外研究现状13-25
• 1.2.1 真空吸盘的研究现状13-16
• 1.2.2 伯努利吸盘的研究现状16-17
• 1.2.3 气动气旋流吸盘的研究现状17-20
• 1.2.4 电动气旋流吸附器的研究现状20-21
• 1.2.5 气动攀爬机器人的研究现状21-25
• 1.3 本章小结25-26
• 2 电动气旋流吸附器的评价指标和关键参数26-30
• 2.1 电动气旋流吸附器的结构特征和工作原理26-27
• 2.2 电动气旋流吸附器的性能评价指标27-28
• 2.3 电动气旋流吸附器关键参数的提取28-29
• 2.4 本章小结29-30
• 3. 电动气旋流吸附器的特性分析方法30-44
• 3.1 电动气旋流吸附器的理论分析方法30-31
• 3.2 电动气旋流吸附器的数值仿真分析方法31-39
• 3.2.1 计算流体动力学概述31-32
• 3.2.2 电动气旋流吸附器的计算流体力学仿真32-39
• 3.3 电动气旋流吸附器的实验分析方法39-43
• 3.3.1 实验样机的结构设计39-40
• 3.3.2 压力分布测量装置的结构设计及工作原理40-42
• 3.3.3 吸附力测量装置的设计及工作原理42-43
• 3.4 本章小结43-44
• 4. 相关参数对吸附器特性的影响44-58
• 4.1 电动气旋流吸附器的仿真结果分析44-50
• 4.1.1 电机转速对吸附器特性的影响44-46
• 4.1.2 旋腔内径对吸附器特性的影响46-48
• 4.1.3 间距对吸附器特性的影响48-50
• 4.2 电动气旋流吸附器的实验结果分析50-57
• 4.2.1 电机转速对吸附器特性的影响50-51
• 4.2.2 旋腔内径对吸附器特性的影响51-53
• 4.2.3 驱动力矩与能耗53-54
• 4.2.4 物体表面粗糙度对吸附器特性的影响54-57
• 4.3 本章小结57-58
• 5. 与其他吸附器的性能对比58-62
• 5.1 吸附器的能耗特性及力-能耗比58-59
• 5.2 吸附器的力-面积比59-60
• 5.3 其他特性对比60-61
• 5.4 本章小结61-62
• 6. 扇叶的优化62-65
• 6.1 扇叶数目的优化62
• 6.2 扇叶结构的优化62-64
• 6.3 本章小结64-65
• 7 电动气旋流吸附器的应用65-70
• 7.1 末端执行器上的应用65-66
• 7.2 气动攀爬机器人上的应用66-69
• 7.2.1 攀爬机器人车身结构设计66-67
• 7.2.2 攀爬机器人的驱动系统设计67-68
• 7.2.3 攀爬机器人的控制系统设计68-69
• 7.3 本章小结69-70
• 8. 总结与展望70-73
• 8.1 研究总结70-71
• 8.2 未来研究方向71-73
• 参考文献73-74

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