基于钢质壁面的爬壁机器人优化控制方法研究

发布时间：2021-07-28 04:31

　　爬壁机器人是机器人研究领域的一个特殊分支,在石化行业的储罐等大型石化设备缺陷检测中具有很重要的应用价值。本文基于永磁吸附理论和轮式爬壁移动机器人的运动学及动力学理论对爬壁机器人轨迹跟踪控制进行了优化,所设计的爬壁机器人具有吸附能力强、机械稳定性高、体积小等特点。本论文主要研究工作如下:1.论述了爬壁机器人的机械本体和吸附机构设计,采用变间隙式钕铁硼永磁吸附结构,使用滑动轴承加强吸附机构稳定性;完成了爬壁机器人控制系统硬件电路设计,采用STM32F103C8T6型单片机最小系统作为系统的控制核心,在MPU6050等传感器的协助下完成轨迹跟踪作业,采用步进电机控制吸附间距实现吸附力可调。2.利用Ansoft Maxwell有限元分析软件建立了永磁吸附机构的有限元三维模型,进行了材料属性设置、网格剖分、求解参数设置、后处理等步骤,分析了在不同吸附间距和壁面材质的情况下的吸附力大小,并得出了吸附力的变化规律曲线和磁力线分布图。3.通过轮式移动机器人的自由度特征量理论得到了四轮驱动爬壁机器人的状态方程,结合刚体运动关系建立了爬壁机器人的实际运动学方程;分析了爬壁机器人在壁面运动时的受力情况,建立... 

【文章来源】：西南石油大学四川省

【文章页数】：93 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

UoP多足吸附式爬壁机器人

"NIN1A-1"型四足爬壁机器人

毛尺蜷爬壁机器人

【参考文献】：
期刊论文
[1]一种爬壁机器人动力学建模方法[J]. 徐亚茹,刘荣.  北京航空航天大学学报. 2018(02)
[2]一种轮足复合式爬壁机器人动力学建模与分析[J]. 董伟光,王洪光,姜勇.  机器人. 2015(03)
[3]大块永磁铁低温剩磁测量技术研究[J]. 何永周.  物理学报. 2013(21)
[4]一种粗糙壁面爬行机器人的设计与实现[J]. 陈东良,张群,王立权,左勇胜.  哈尔滨工程大学学报. 2012(02)
[5]矢量控制系统中的模糊滑模变结构速度控制[J]. 王嘉男,李春明,张春雷.  电气技术. 2010(06)
[6]爬壁机器人的研究进展[J]. 付宜利,李志海.  机械设计. 2008(04)
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[8]一种用于反恐侦察的爬壁机器人系统[J]. 姜勇,王洪光,房立金,张培锋,赵明扬.  机器人. 2006(05)
[9]分析力学的创立者——拉格朗日[J]. 孙海滨,刘婷婷.  物理与工程. 2005(05)
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博士论文
[1]大壁虎运动行为研究及仿壁虎机器人研制[D]. 张昊.南京航空航天大学 2010
[2]多关节机器人的智能滑模变结构控制方法研究[D]. 穆效江.北京工业大学 2008

硕士论文
[1]新型爬壁机器人的研制[D]. 朱光辉.重庆大学 2016
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[3]船舶爬壁机器人力学分析及运动控制研究[D]. 熊雕.浙江海洋学院 2015
[4]基于Ansoft调速永磁同步电动机电磁设计与优化[D]. 李平.湖南大学 2015
[5]基于Ansoft的永磁同步电机结构参数优化研究[D]. 吴苏敏.电子科技大学 2014
[6]基于ANSOFT电动汽车用永磁同步电机电磁设计及性能研究[D]. 周兰.西南交通大学 2012
[7]磁吸附爬壁机器人的软件控制系统研究[D]. 杨艳云.北京理工大学 2011
[8]罐体壁爬行机器人关键技术研究[D]. 孙英飞.大庆石油学院 2010
[9]模糊控制在智能大厦空调系统中的应用[D]. 杜巧荣.西安电子科技大学 2009
[10]视觉反馈四轮移动机器人轨迹跟踪控制[D]. 刘薇.中南大学 2009



本文编号：3307218