船体抛光小型机器人弯翘曲面行走系统研制
随着海洋经济的发展，远洋交通工具也正向着速度快，载货量大，流体动力学特性突出等方向发展，这使得现代船舶的船体外形更应具有流体动力学特性的曲面形貌，而且对船体表面加工质量的要求也越来越高。但是我国的造船修船技术大多表面处理加工基本依赖人工操作，效率低下，因此难以保证质量。另外，船体外表面涂层材料通常对人体具有永久性毒害，因此开发满足工程需求的自动化装备，如小型船体壁面抛光机器人成为切实的要求。本文结合上述问题，开展船体抛光小型机器人弯翘曲面行走系统的研究，具体内容如下： （1）研究国内外各行业中爬壁机器人的现状，总结其优缺点，利用三维设计软件设计出符合船体弯翘曲面行走的系统，从理论上验证了行走系统中自适应机构的合理性，然后逐一确定行走系统的运动形式、吸附方式等。 （2）利用多体运动仿真软件对行走系统的曲面自适应效果进行动力学分析，将行走系统中的链条与路面之间截面间隙的面积作为判断自适应效果好坏的标准，建立样条曲线的路面，模拟小型机器人在规则曲面和弯翘曲面上的运动情况，得出了运动轨迹误差，验证了自适应效果。 （3）通过了解磁性材料的各项性能指标，选择矩形永磁体作为小型机器人的吸附材料，对所选取的永磁体的磁感应强度进行理论计算，同时利用有限元分析建立对单个吸附单元进行仿真分析，分析了钢板厚度、空气间隙等对吸附力影响的因素，为设计吸附结构和选取合适的永磁体尺寸规格提供了可靠的理论依据。 （4）设计开发了基于VC++平台的MFC的小型机器人上位机控制系统，应用多线程串口编程工具CSerialPort类实现了上下位机的串口通讯，该控制系统以有线遥控形式为基础，控制程序稳定可靠，同时能方便地进行控制程序的拓展。 根据上述理论和技术支撑，制造出船体抛光小型机器人行走系统样机，首先对所选磁铁吸附力进行测量，然后从吸附单元吸附力、带负载能力、船体壁面行走等方面对样机性能进行评估，从实验结果来看，样机能有效地附着在船体表面行走，为下一步船体抛光工作提供了可靠稳定的运输载体。
小型机器人;船体抛光;弯翘曲面;行走系统;自适应机构
宁波大学
硕士
机械工程
詹键明
2013
中文
TP242.3;U672.1
72
2015-08-17（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）