抢喷机器人的运动学分析与结构设计

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《河北工业大学》 2015年

抢喷机器人的运动学分析与结构设计

李岩  

【摘要】：石油工业的采油工程现场进行更换石油套管作业过程中时常伴有井喷事故,传统的处理井喷事故多采用人海战术,依靠人力安装井口装置或封井器来完成抢喷作业,抢喷工作不仅工作量巨大,并且环境恶略,对工人的人身安全造成很大威胁。伴随着科学技术的不断发展,尤其是机器人技术的逐渐成熟,如何利用机器人来取代人工来完成这一危险的工作成为近年来的研究热点。本文中针对抢喷工作现场环境进行分析,提出来以直角坐标机器人作为抢喷机器人的主体结构的方案,针对执行末端的快速定位,完成了抢喷机器人快速定位装置的设计。并且以目前工业上成熟的伺服电机加扭矩传感器相配合使用的自动拧紧技术为基础完成了机器人执行末端的结构设计。通过D-H法建立坐标系并建立了运动变换方程,推算出机器人运动学的正逆解,在MATLAB中的SIMMechanic工具箱中分析了机器人的实际工作空间。借助了ANSYS/Workbench软件,使用有限元的方法分析了机器人整体结构和关键零部件的应力与应变,以及通过Adams软件来研究机器人各方向上丝杠推力、转矩等相关的问题。上述两种方法的使用对机器人整体的结构设计的合理性与可靠性进行了进一步的验证。通过上述工作为抢喷机器人的设计与改进奠定了基础。

【关键词】：
【学位授予单位】：河北工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TE938;TP242
【目录】：

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