海洋平台导管架清洗机器人结构设计与优化

发布时间：2017-03-19 06:07

  本文关键词：海洋平台导管架清洗机器人结构设计与优化，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：海洋平台是现代海洋石油开采的重要装备,其导管架长时间浸泡在水下,附着大量的海生物对钻采平台安全生产构成了严重的威胁,目前主要依赖潜水员手持清洗枪潜入海底对其进行清洗,劳动强度大、清洗成本高、效率低且受天气影响大。故针对目前海洋平台清洗作业的局限,开发一种可代替人工清洗的水下清洗机器人。本文的主要工作概括为如下几个方面:1.阐述了课题提出的目的和意义,对海生物的发展与演替进行了分析,对水下清洗和攀爬机器人研究现状进行了分析,该海洋平台清洗遇到的问题进行了深入分析,并提出了解决的办法。2.分析了各种海洋平台的清洗方案,并根据导管架实际尺寸数据选定了最佳吸附、行走、驱动方案,同时对机器人在水下静止及运动情况进行了受力分析,并对机器人进行了步态分析。3.对机器人本体进行了详细的设计,尤其对机器人的驱动方式,各轴执行机构具体形式进行了确定,同时因机器人特殊的工作环境,对机器人的防腐,密封技术进行了探究,并且设计出一种新型密封方式。4.利用三维软件SolidWorks对机器人的整体进行了虚拟装配,通过虚拟装配可以充分了解整个机器人所有零部件结构,并且在装配过程中可以得到合理的装配流程和工艺,为实际装配打下基础,其次通过虚拟装配技术可以了解到设计过程中存在的缺点或没考虑到的地方,从而及时进行修正。
【关键词】：海洋平台 高压清洗 虚拟装配 机构设计
【学位授予单位】：天津职业技术师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TE95;TP242
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-18
• 1.1 课题的来源、研究目的与意义8-10
• 1.1.1 课题来源8
• 1.1.2 课题的研究的目的和意义8-10
• 1.2 课题研究背景10-13
• 1.2.1 海洋污损生物的发展和演替过程10-11
• 1.2.2 海洋平台简介11-13
• 1.3 水下清洗技术研究现状13-15
• 1.3.1 国外水下清洗技术研究现状13
• 1.3.2 国内水下清洗技术研究现状13-15
• 1.4 攀爬机器人研究现状15-16
• 1.5 主要研究内容16-17
• 1.6 本章小结17-18
• 第2章 海洋平台导管架清洗机器人方案分析18-45
• 2.1 海洋平台导管架清洗机器人技术要求18-21
• 2.1.1 导管架数据分析18-20
• 2.1.2 机器人方案设计20-21
• 2.2 海洋平台导管架清洗机器人方案分析21-27
• 2.2.1 吸附方案分析21-23
• 2.2.2 行走及驱动方案选择23-25
• 2.2.3 清洗方案分析25-27
• 2.3 海洋平台导管架清洗机器人受力分析27-33
• 2.3.1 清洗机器人在静止状态下力学分析27-28
• 2.3.2 机器人倾覆趋势时力学分析28-30
• 2.3.3 机器人沿导管下滑时力学分析30-31
• 2.3.4 机器人绕导管侧翻时力学分析31-33
• 2.3.5 机器人工作状态下力学分析33
• 2.4 清洗机器人步态分析33-43
• 2.4.1 机器人运动学方程34-37
• 2.4.2 清洗机器人直线攀爬步态分析37-40
• 2.4.3 机器人拐弯攀爬步态分析40-41
• 2.4.4 攀爬步态仿真分析41-43
• 2.5 控制整体方案43-44
• 2.6 本章小结44-45
• 第3章 海洋平台导管架清洗机器人本体设计45-53
• 3.1 驱动机构45-46
• 3.1.1 驱动方式的选择45-46
• 3.1.2 减速器的选择46
• 3.2 各轴执行机构设计46-47
• 3.3 吸附机构设计47-48
• 3.4 清洗机器人的防腐、密封技术48-52
• 3.4.1 防腐技术48
• 3.4.2 密封技术48-52
• 3.5 本章小结52-53
• 第4章 基于SolidWorks的海洋平台导管架清洗机器人的虚拟装配53-62
• 4.1 引言53
• 4.2 虚拟装配的概念及意义53-54
• 4.3 基于SolidWorks的虚拟装配54-59
• 4.3.1 SolidWorks软件简介54
• 4.3.2 SolidWorks环境下的虚拟装配的步骤54-56
• 4.3.3 清洗机器人具体装配及检验56-59
• 4.4 机器人实际装配59-61
• 4.5 本章小结61-62
• 第5章 结论与展望62-63
• 5.1 结论62
• 5.2 展望62-63
• 参考文献63-67
• 致谢67-68
• 申请硕士学位期间的研究成果及发表的学术论文68

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