小型吸附式水下船检机器人的设计

发布时间：2017-09-19 20:41

  本文关键词：小型吸附式水下船检机器人的设计

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【摘要】：近年来,随着全球经济的快速发展,船舶作为海洋交通运输的主要工具正发挥着越来越重要的作用,然而,海水的腐蚀性及航行过程中海水中障碍物的碰撞,海洋生物的强附着性,不仅严重影响了船舶的使用寿命及航行的安全,而且导致船舶航速降低、燃料消耗成本增加,为此需要花费大量的时间、人力和经费进行维护。为了延长船舶的使用寿命,提高航行安全并降低风险,船舶的定期水下检测显得尤其重要,但存在修船期长,船坞不足等问题,同时也增加了船舶的非营运时间和燃油的消耗。实行水下船舶检测的自动化,用机器人代替人进行操作,将会大大节约劳动力,降低潜水员的劳动强度,同时也节约资金,减少船舶的停航损失。本文结合上述问题,设计一款小型吸附式水下船检机器人,有效的对船舶进行水下检测除锈,具体内容如下:(1)针对船检机器人的国内外发展情况及趋势进行了研究,提出吸附式履带驱动的可视化除锈船检机器人。(2)结合机器人工作内容以及技术特点,完成了吸附理论分析并对船检机器人的履带机构、吸附机构、传动机构、除锈、机械臂等机构的理论设计。(3)利用Pro/E对机械臂进行了运动学分析、干涉检测及仿真,并利用雅克比矩阵对机械臂的位姿进行了计算,应用ADAMS对机械臂的关节的应力及样机位姿进行分析,使得机械臂结构更加合理。(4)对机器人的控制系统的硬件的选择及软件的编写做了分析,对单个伺服电机的控制程序进行了设计,完成对船检机器人的终端控制。
【关键词】：船舶检验 吸附结构 运动学仿真 控制系统
【学位授予单位】：浙江海洋学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TP242;U672.7
【目录】：

• 摘要8-9
• ABSTRACT9-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 课题研究的背景及意义14-15
• 1.2 国内外发展概况15-19
• 1.2.1 国外发展现状15-16
• 1.2.2 国内发展现状16-19
• 1.3 船检机器人的发展方向19-20
• 1.4 本文的主要研究内容20-22
• 第二章 船检机器人方案与本体结构22-34
• 2.1 水下船检的工作环境22
• 2.2 船检机器人的工作内容及技术要求22-23
• 2.2.1 船检机器人的主要工作内容22-23
• 2.2.2 水下船检对机器人的技术要求23
• 2.3 船检机器人的结构设计23-28
• 2.3.1 总体方案23-24
• 2.3.2 吸附方式的选择24-25
• 2.3.3 移动方式的选择25
• 2.3.4 传动机构25-26
• 2.3.5 本体驱动机构26
• 2.3.6 除锈结构26-27
• 2.3.7 检测机构27
• 2.3.8 支架结构27-28
• 2.4 船检机器人的静力学分析28-32
• 2.4.1 静滑动分析28-30
• 2.4.2 防倾覆分析30-32
• 2.5 本章小结32-34
• 第三章 机器人机械臂总体设计分析34-48
• 3.1 引言34
• 3.2 船检机器人机械臂的仿真34-35
• 3.3 机械臂运动学分析35-39
• 3.3.1 运动学35-36
• 3.3.2 静力学36
• 3.3.3 D-H参数36-39
• 3.4 基于MATLAB的图形仿真39-41
• 3.5 机械臂雅克比矩阵41-45
• 3.6 机械臂的干涉状况分析45-46
• 3.7 机械臂的校核46-47
• 3.8 本章小结47-48
• 第四章 基于ADAMS机械臂的动力学分析48-57
• 4.1 ADAMS简介48
• 4.2 关节虚拟样机位姿关系图48-52
• 4.3 Ansys节点应力分析52-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 控制系统总体设计57-69
• 5.1 机器人动作分析57
• 5.1.1 机器人运动参数分析57
• 5.1.2 机器臂运动参数分析57
• 5.2 机器人控制选择57-59
• 5.2.1 控制方式分析57
• 5.2.2 控制器的选择57-58
• 5.2.3 控制系统的组成58-59
• 5.3 硬件选择59-63
• 5.3.1 PLC的选型59-61
• 5.3.2 编写程序涉及到的关键理论61
• 5.3.3 伺服驱动器与电机的选型61-63
• 5.4 硬件接线63-65
• 5.4.1 位置控制模式控制信号接线图64-65
• 5.4.2 速度控制模式信号接线图65
• 5.5 控制系统的软件编写65-69
• 5.5.1 原点搜索过程66-69
• 第六章 总结与展望69-70
• 6.1 总结69
• 6.2 展望69-70
• 参考文献70-73
• 致谢73-74
• 在读期间发表的学术论文及研究成果74

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