用于水下钢结构腐蚀检测的蛇形机器人研究

发布时间：2021-04-22 02:01

　　近年来,随着经济实力的不断增强和科技水平的快速提高,全球已有近万座海洋油气钻采平台从沿海大陆架向深水区域分布,每年都有大量因为钢结构遭受腐蚀所带来的损失,及时的对这些钢结构进行检测与维护已经成为海洋资源开发的重要组成部分。本文通过查阅相关资料得知当前我国海洋平台的分布状况,分析了海洋状态下钢结构遭受腐蚀的原因以及国内外用于钢结构腐蚀检测机器人的研究现状,针对我国具体情况和实际需求,提出了用于海洋钻井平台水下钢结构受腐蚀程度检测的蛇形机器人的研究方案。首先,了解目前检测用水下机器人以及与其相关技术的研究现状,再对机器人在实际应用中存在的问题进行分析,然后结合海洋钻井平台钢结构受腐蚀程度检测的工作任务,确定了本论文的研究目标与主要研究内容。其次,针对完成水下钢结构受腐蚀程度检测的任务需求,对机器人的总体设计参数进行确定,将水下蛇形机器人分为观测模块、负载模块、电源模块、主推进模块、辅助推进模块与可转向连接模块六个基本模块,并对各个模块的具体结构进行设计,加工制造并组装出物理样机。然后,对水下蛇形机器人的运动阻力进行计算,并根据计算结果进行推力分配,选择合适的推进器,然后对推进系统进行设计。... 

【文章来源】：山东大学山东省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：111 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题研究的意义
    1.2 海洋钻井平台钢结构受腐蚀类型与检测方式分类
        1.2.1 海洋钻井平台钢结构的受腐蚀类型
        1.2.2 海洋钻井平台钢结构受腐蚀程度的检测方式
    1.3 水下检测机器人研究现状
        1.3.1 框架式水下检测机器人研究现状
        1.3.2 流线型水下检测机器人研究现状
    1.4 水下机器人技术研究现状
        1.4.1 对转螺旋桨推进技术
        1.4.2 机器人模块化设计
        1.4.3 磁力耦合器传动技术
        1.4.4 水下机器人测控技术
    1.5 本文研究内容
第2章 水下蛇形机器人总体结构
    2.1 引言
    2.2 总体设计方案
    2.3 水下蛇形机器人的总体参数确定
        2.3.1 水下机器人形体设计及材料的选择
        2.3.2 水下机器人运动阻力分析计算
        2.3.3 水下机器人驱动系统的选择与推进器布置方式确定
        2.3.4 水下机器人的模块化设计方案
        2.3.5 水下机器人重心和浮心的计算与调整
    2.4 水下蛇形机器人的模块化设计
        2.4.1 水下蛇形机器人观测模块设计
        2.4.2 水下蛇形机器人负载模块设计
        2.4.3 水下蛇形机器人电源模块设计
        2.4.4 水下蛇形机器人主推进模块设计
        2.4.5 水下蛇形机器人辅助推进模块设计
        2.4.6 水下蛇形机器人可转向连接模块设计
        2.4.7 水下机器人总体装配图
    2.5 本章小结
第3章 水下蛇形机器人驱动系统结构
    3.1 引言
    3.2 推进器选型与螺旋桨设计
        3.2.1 推进器选型
        3.2.2 螺旋桨设计
    3.3 尾部对转传动系统
        3.3.1 传动系统方案设计
        3.3.2 传动系统结构设计
    3.4 磁耦合动密封系统
        3.4.1 磁耦合动密封系统结构设计
        3.4.2 磁耦合动密封系统转矩校核
    3.5 本章小结
第4章 水下蛇形机器人控制系统
    4.1 引言
    4.2 水下机器人控制系统总体设计方案
    4.3 水下机器人水上控制箱部分
        4.3.1 直流载波通信模块
        4.3.2 整流模块
        4.3.3 视频信息解调模块
        4.3.4 信息显示模块
        4.3.5 无线手柄选型
        4.3.6 无线信号接收模块
    4.4 水下机器人本体部分
        4.4.1 总控模块
        4.4.2 CAN总线收发模块
        4.4.3 传感器模块
        4.4.4 整流模块
        4.4.5 视频信号调制模块
        4.4.6 电机驱动模块
        4.4.7 超声波探测模块
    4.5 本章小结
第5章 水下蛇形机器人仿真
    5.1 引言
    5.2 webots仿真平台
    5.3 水下蛇形机器人仿真
        5.3.1 水下蛇形机器人建模
        5.3.2 水下蛇形机器人控制器设计
        5.3.3 水下蛇形机器人运动控制仿真
    5.4 本章小结
第6章 总结与展望
    6.1 全文总结
    6.2 研究展望
参考文献
攻读硕士学位期间参与项目和研究成果
致谢
学位论文评阅及答辩情况表


【参考文献】：
期刊论文
[1]基于磁力耦合器的载人潜水器电力推进装置研究[J]. 倪天,马岭,许可.  海洋工程. 2015 (01)
[2]水下机器人定位方法综述[J]. 商承超,王伟,谢广明,罗文广.  兵工自动化. 2013(12)
[3]磁力泵中径向充磁磁力耦合器转矩的解析法计算[J]. 杜世勤.  上海电机学院学报. 2012(04)
[4]浅谈潜水电动机动密封技术[J]. 孟永奇,宋宏.  机械管理开发. 2009(02)
[5]海洋环境下钢结构的腐蚀机理[J]. 周常蓉,朱卫华.  科协论坛(下半月). 2008(09)
[6]大侧斜对转螺旋桨在鱼雷上的应用研究[J]. 陈彦勇,高咏涛,夏雨.  船舶力学. 2008(02)
[7]一种小型水密耐压舱体的设计与制作[J]. 陈永华,李思忍,龚德俊,徐永平,姜静波.  压力容器. 2007(09)
[8]新型模块化可重构机器人系统[J]. 张玉华,赵杰,张亮,齐立哲,蔡鹤皋.  机械工程学报. 2006(S1)
[9]腐蚀监测技术现状及发展趋势[J]. 周玉波,邵丽艳,李言涛,侯保荣,于志刚.  海洋科学. 2005(07)
[10]水下检测与维修技术的发展综述[J]. 张剑波.  中国海洋平台. 2004(03)

博士论文
[1]永磁体间的磁力和磁力矩研究[D]. 历建刚.吉林大学 2015

硕士论文
[1]深海电机旋转轴密封性能研究[D]. 邹波.西南交通大学 2008



本文编号：3152935