受限空间六自由度机器人结构设计与避障路径规划研究

发布时间：2020-08-10 09:37

【摘要】：核能是一种可靠清洁能源,随着核电行业的持续快速发展,核电站的在役检修任务也将急剧增加。蒸汽发生器是核电站核心设备之一,其通过主管道与反应堆压力容器相连。核电站检修期间,需对主管道进行临时封堵以防一次侧异物进入压力容器对堆芯燃料产生破坏。为减少工人受辐射剂量,提高作业效率提出了机器人代替人工的操作模式。但蒸汽发生器周围工作空间非常有限且需从蒸汽发生器水室人孔进入作业。基于此,本文对受限空间六自由度机器人结构设计和路径规划进行研究。首先依据蒸汽发生器周围工作空间受限条件,提出了一种移动和转动混合关节的六自由度机器人构型;以检修作业参数为目标,对机器人各关节结构进行了分析设计及所需的驱动电机、减速器及驱动器进行了选型设计;对机器人关键部件小臂推杆进行了强度校核。其次,建立机器人连杆坐标系,对机器人进行正逆运动学分析。建立了圆柱体包围盒碰撞检测模型,并将其运用于机器人小臂与蒸汽发生器水室人孔壁碰撞问题。对逐加步长算法步长设置进行了改进,将碰撞检测模型和改进的逐加步长算法相结合进行避障路径的规划。最后,运用MATLAB和solidworks软件,建立了机器人的虚拟仿真模型,对机器人的工作空间进行了仿真,建立机器人小臂和人孔壁的圆柱体碰撞检测模型,对避障路径规划进行仿真,通过对仿真结果的分析比较获得了最优步长,验证了算法的有效性。
【学位授予单位】：南华大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242;TM623
【图文】：

蒸汽发生器Fig1.1Steamgenerator

扣在主管道孔上之后，还需拧入螺栓紧固。考虑工况的复杂性以及检修工装的通用性，现以高水位堵板安放工况为要求而进行检修工装的研发展开课题的研究。图 1.1 蒸汽发生器Fig 1.1 Steam generator

高水位堵板Fig1.3Highwaterblock

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本文编号：2787906