缆索机器人动力学分析
发布时间：2021-05-24 00:15
斜拉桥和悬索桥是当今社会使用最广泛的桥梁,有着巨大的经济价值,与此同时,桥梁的安全性也是不容忽视的问题。缆索作为桥梁的主要承重部件,经常受到风振、雨振等极端条件的影响,需要定期维护,而缆索机器人的应用可以将工人从危险的高空作业中解放出来。国内外已有一些投入使用的缆索机器人,但针对与缆索机器人的动力学特性研究较少。一方面,机器人在缆索上爬行时会改变缆索本身的振动特性;另一方面,振动也制约着机器人的爬升能力。所以本课题以机器人-缆索耦合动力学问题为重点研究对象。本文的具体工作有:（1）设计机器人的总体方案。分析机器人的机械结构,讨论电机选型与传动方案,研究影响回收机构性能的关键参数,讨论控制系统方案;（2）分析机器人的爬升性能、防脱轨能力、越障能力等。研究滚轮在振动情况下的防打滑、防跑偏能力,以及相互间的关系;讨论影响越障性能的参数,并研究驱动轮所在位置对越障能力的影响。（3）研究机器人与缆索的共振问题。用瑞利商法求机器人-缆索系统的固有频率,用ansys有限元软件求机器人机架的固有频率,对机器人的结构振动以及振动控制方法进行讨论,设计阻尼减振器并用状态空间对其建模。（4）研究机器人与缆索...
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 机构方面
1.2.2 控制系统、检测技术方面
1.2.3 本课题组以前的研究
1.2.4 发展趋势
1.3 研究内容及提要
1.3.1 研究内容
1.3.2 章节安排
第二章 总体方案
2.1 机构分析
2.2 电机选型、传动系统分析
2.2.1 电机选型
2.2.2 传动系统
2.3 回收机构设计
2.4 控制系统方案研究
2.4.1 电机控制单元
2.4.2 机器人运动检测单元
2.5 本章小结
第三章 爬升性能分析
3.1 爬升能力分析
3.2 防脱轨分析
3.2.1 防打滑分析
3.2.2 防跑偏分析
3.3 越障能力分析
3.3.1 弹簧力、滚轮间距的设置
3.3.2 驱动轮的布置
3.4 本章小结
第四章 共振分析
4.1 机器人机架的固有频率
4.2 缆索固有频率
4.3 机器人结构振动控制研究
4.4 本章小结
第五章 振动响应分析
5.1 振动响应的分类
5.2 求解振动响应的解析法
5.3 求解振动响应的离散法
5.4 相似性实验
5.4.1 相似性模型的建立
5.4.2 相似性实验系统的搭建
5.5 本章小结
第六章 实验
6.1 基本实验方案
6.2 振动实验平台设计
6.3 本章小结
第七章 结论
7.1 工作总结
7.2 创新性工作
7.3 未来的工作
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
附录2 攻读硕士学位期间申请的专利
附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种轻型碳纤维爬索机器人及其检测系统研究[J]. 王晓琳,陆绍辉,李东平,覃华桥,黄汉斌,雷国肇,王雄彪. 广西科技大学学报. 2017(04)
[2]一种爬杆机器人的结构设计与性能分析[J]. 鲍秀兰,王琳涛,黄家运,甘地,皇甫季璇,毛金城. 机械传动. 2017(08)
[3]新型爬杆清洁机器人的设计与仿真[J]. 王振秋,薛建琪,张宇崴,狄海廷. 科技创新与应用. 2017(19)
[4]磁致伸缩导波检测技术在桥梁换索工程中的应用[J]. 张学志,张炳涛,尹恒,武新军,徐江. 公路. 2017(06)
[5]动力学相似理论及在结构振动分析中的应用研究评述与展望[J]. 罗忠,朱云鹏,韩清凯,王德友,刘永泉. 机械工程学报. 2016(23)
[6]一种自锁式爬杆机器人的设计与分析[J]. 王才东,范国锋,王新杰,汤一明. 机械传动. 2015(10)
[7]桥梁缆索病害与破坏机理分析[J]. 冯兆祥,缪长青. 山西建筑. 2015(23)
[8]大跨度斜拉桥斜拉索阻尼减振技术研究进展[J]. 汪正兴,王波,柴小鹏. 桥梁建设. 2015(03)
[9]电磁阻尼器的发展现状及应用前景[J]. 寇宝泉,金银锡,张赫,张鲁,张海林. 中国电机工程学报. 2015(12)
[10]基于ANSYS Workbench的倒装键合机钣金件模态分析与实验[J]. 宫文峰,黄美发,张美玲,叶乐志,唐亮. 机械设计. 2014(08)
本文编号：3203221
【文章来源】：南京邮电大学江苏省
【文章页数】：83 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
第一章 绪论
1.1 课题的研究背景及意义
1.2 国内外研究现状
1.2.1 机构方面
1.2.2 控制系统、检测技术方面
1.2.3 本课题组以前的研究
1.2.4 发展趋势
1.3 研究内容及提要
1.3.1 研究内容
1.3.2 章节安排
第二章 总体方案
2.1 机构分析
2.2 电机选型、传动系统分析
2.2.1 电机选型
2.2.2 传动系统
2.3 回收机构设计
2.4 控制系统方案研究
2.4.1 电机控制单元
2.4.2 机器人运动检测单元
2.5 本章小结
第三章 爬升性能分析
3.1 爬升能力分析
3.2 防脱轨分析
3.2.1 防打滑分析
3.2.2 防跑偏分析
3.3 越障能力分析
3.3.1 弹簧力、滚轮间距的设置
3.3.2 驱动轮的布置
3.4 本章小结
第四章 共振分析
4.1 机器人机架的固有频率
4.2 缆索固有频率
4.3 机器人结构振动控制研究
4.4 本章小结
第五章 振动响应分析
5.1 振动响应的分类
5.2 求解振动响应的解析法
5.3 求解振动响应的离散法
5.4 相似性实验
5.4.1 相似性模型的建立
5.4.2 相似性实验系统的搭建
5.5 本章小结
第六章 实验
6.1 基本实验方案
6.2 振动实验平台设计
6.3 本章小结
第七章 结论
7.1 工作总结
7.2 创新性工作
7.3 未来的工作
参考文献
附录1 攻读硕士学位期间撰写的论文
附录2 攻读硕士学位期间申请的专利
附录3 攻读硕士学位期间参加的科研项目
致谢
【参考文献】：
期刊论文
[1]一种轻型碳纤维爬索机器人及其检测系统研究[J]. 王晓琳,陆绍辉,李东平,覃华桥,黄汉斌,雷国肇,王雄彪. 广西科技大学学报. 2017(04)
[2]一种爬杆机器人的结构设计与性能分析[J]. 鲍秀兰,王琳涛,黄家运,甘地,皇甫季璇,毛金城. 机械传动. 2017(08)
[3]新型爬杆清洁机器人的设计与仿真[J]. 王振秋,薛建琪,张宇崴,狄海廷. 科技创新与应用. 2017(19)
[4]磁致伸缩导波检测技术在桥梁换索工程中的应用[J]. 张学志,张炳涛,尹恒,武新军,徐江. 公路. 2017(06)
[5]动力学相似理论及在结构振动分析中的应用研究评述与展望[J]. 罗忠,朱云鹏,韩清凯,王德友,刘永泉. 机械工程学报. 2016(23)
[6]一种自锁式爬杆机器人的设计与分析[J]. 王才东,范国锋,王新杰,汤一明. 机械传动. 2015(10)
[7]桥梁缆索病害与破坏机理分析[J]. 冯兆祥,缪长青. 山西建筑. 2015(23)
[8]大跨度斜拉桥斜拉索阻尼减振技术研究进展[J]. 汪正兴,王波,柴小鹏. 桥梁建设. 2015(03)
[9]电磁阻尼器的发展现状及应用前景[J]. 寇宝泉,金银锡,张赫,张鲁,张海林. 中国电机工程学报. 2015(12)
[10]基于ANSYS Workbench的倒装键合机钣金件模态分析与实验[J]. 宫文峰,黄美发,张美玲,叶乐志,唐亮. 机械设计. 2014(08)
本文编号：3203221
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