陆地钻井平台机器人末端执行器结构设计与优化

发布时间：2020-06-23 18:45

【摘要】：随着经济和科学技术的快速发展,石油开采行业对钻井的效率、自动化程度与安全性提出了更高的要求。在传统的钻井平台上,现场作业需要人力劳动较多,不仅效率低下,而且危险系数高,容易发生安全事故。对于常用钻具的装卸,采用以往的人工辅助的搬运方式已经无法满足现代化钻井的需求。针对上述问题,采用钻井平台机器人是一种有效解决方法。本文针对自动化钻井平台,根据具体工作要求,对钻井平台机器人末端执行器进行了设计研究。本文分析了钻井平台机器人的作业流程,确定了钻井平台机器人的总体方案,提出了二自由度夹持机构的机器人末端执行器方案,完成了末端执行器传动方式与驱动方式的选择。研究了平面机构的优化设计基本理论,建立了夹持机构优化设计数学模型。基于遗传算法优化了夹持机构结构参数,根据设计变量的变化影响,对优化结果进行圆整。对夹持机构进行了运动轨迹分析与位置误差分析。采用Adams软件建立了钻井平台机器人夹持机构的虚拟样机仿真模型,对夹持机构进行了作业范围仿真与最大夹持力仿真,并进行了受力分析与计算,为后续的液压系统选型与详细结构设计提供了指导。本文针对末端执行器的整个设计使用过程,从机构选定到模型仿真进行了详细研究。采用了基于遗传算法的优化方法以及虚拟样机仿真技术进行辅助验证,为机器人末端执行器的设计提供了指导。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242;TE928
【图文】：

2 2-顶驱系统 3-气动指梁 4-排管机 5-铁钻工 6-动力猫道机 7-地面图 1-1 自动化管具处理系统[4]机的功能与钻井平台机器人的有相似之处。国内对于排管00 年以后，国内机械公司纷纷开始研究排管机。油设备有限公司，是一家专业从事石油钻采设备研究、设造商。该公司生产的液压抓取式排管机，如图 1-2(a)所示式处理立根进行排放，可以实现二层台无人值守；该设备度快。该公司生产的电动推扶式排管机，如图 1-2(b)所示放，可以实现二层台无人值守；使用伺服电机驱动，具有

图 1-2 四川宏华公司的排管机中石油勘探开发研究院提出一种二层台的机械手式排放装置设计方案[5]，如图-3 所示。该设备采用液压控制，可实现远程控制。可以使用手柄控制手动控制，也以使用程序做规定动作控制。

【参考文献】

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本文编号：2727742