爬壁机器人设计

《爬壁机器人设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《爬壁机器人设计（12页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、大 连 大 学 本科毕业论文(设计)开题报告 论文题目：钢结构探测攀行机器人结构设计 学院：机械工程学院 专 业 、 班级： 机械设计制造及其自动化机英 08.3 学生姓名：卢效良 指导教师（职称） ：陈殿华（教授） 2012 年 03 月 18日填 毕业论文（设计）开题报告要求毕业论文（设计）开题报告要求 开题报告既是规范本科生毕业论文工作的重要环节，又是完成高质量毕业论文（设计） 的有效保证。为了使这项工作规范化和制度化，特制定本要求。 一、选题依据一、选题依据 1.论文（设计）题目及研究领域； 2.论文（设计）工作的理论意义和应用价值； 3.目前研究的概况和发展趋势。 二、论文（设计）研

2、究的内容二、论文（设计）研究的内容 1.重点解决的问题； 2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路） ； 3.本论文（设计）预期取得的成果。 三、论文（设计）工作安排三、论文（设计）工作安排 1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数） ； 2.论文（设计）进度计划。 四、文献查阅及文献综述四、文献查阅及文献综述 学生应根据所在学院及指导教师的要求阅读一定量的文献资料，并在此基础上通过分 析、研究、综合，形成文献综述。必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。 综述或报告作为开题报告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通顺，较全面地反映出本 课题的研究背景或前期工作基础。

3、 五、其他要求五、其他要求 1.开题报告应在毕业论文（设计）工作开始后的前四周内完成； 2.开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过； 3.开题报告不合格或没有做开题报告的学生，须重做或补做合格后，方能继续论文（设 计）工作，否则不允许参加答辩； 4.开题报告通过后，原则上不允许更换论文题目或指导教师； 5.开题报告的内容，要求打印并装订成册（部分专业可根据需要手写在统一纸张上，但 封面需按统一格式打印） 。 一、选题依据一、选题依据 1. 论文（设计）题目 钢结构探测攀行机器人结构设计 2. 研究领域 本题目运用所学的材料力学、机械原理、机械设计、机电控制等知识，参考文献资料进 行探测攀行机

4、器人的机构设计，用来替代人类进行危险领域的攀行探测作业。 3. 论文（设计）工作的理论意义和应用价值 大型钢结构如电力铁塔、桥梁、船舶中的板梁结构的探伤，检查，油漆，清扫等工作往 往是高空危险作业，适合由机器人来完成，以实现高效，安全自动化生产。 4目前研究的概况和发展趋势 爬壁机器人是移动机器人领域的一个重要分支,可在垂直壁面上灵活移动,代替人工在极 限条件下完成多种作业任务,是当前机器人领域研究的热点之一。 它把地面移动机器人技术与 吸附技术有机结合起来,可在垂直壁面上附着爬行,并能携带工具完成一定的作业任务,大大扩 展了机器人的应用范围。自从 1966 年日本大阪府立大学工学部的成功研制

5、出第一个垂直壁 面移动机器人样机以来爬壁机器人领域取得了丰硕的成果得到了长足的发展如： 1975 年西亮 教授又采用单吸盘结构制作出以实用化为目标的第二代爬壁机器人样机。1990 年以来,西班 牙马德里 CSIC 大学工业自动化研究所研制出一种 6 足式爬壁机器人。1997 年俄罗斯莫斯科 机械力学研究所研制出的用于大型壁面和窗户清洗作业的爬壁机器人也采用单吸盘结构。自 1988 年以来,在国家“863”高技术计划的支持下,哈尔滨工业大学机器人研究所先后研制成功 了采用磁吸附和真空吸附两个系列的 5 种型号壁面爬行机器人。 1995 年研制成功的金属管防 腐用磁吸附爬壁机器人, 1997 年研

6、制的水冷壁清洗、检测爬壁机器人,呈圆弧形永磁吸附块与 罐壁圆弧相吻合,提高了吸附力,也提高了作业的效率等。 这些丰硕的研究成果,在一些领域得到了实际应用,取得了良好的社会效益。仿生学、微 机电一体化、新型驱动器、高分子材料等新技术、新理论的应用极大地推动了爬壁机器人的 发展,使其功能越来越强大。 爬壁机器人的研究正向着采用新型吸附方式、 多功能化、 小型化、 无缆化、智能化、可重构化等方向发展。当前，国内外都非常重视攀行检测机器人的研制， 主要是因为它有着广泛的用途，特别是它可以在一些危险环境下进行作业。攀行检测机器人 是一种新型特种机器人，能在危险工作状态下代替人工作业，因此具有广阔的应用前

7、景。 二、论文（设计）研究的内容二、论文（设计）研究的内容 1重点解决的问题 结合国内外现有爬壁机器人的机构， 通过所学知识初步设计针对钢结构探测攀行用的机 器人的机械机构。 2拟开展研究的几个主要方面 2.1 吸附机构的设计 2.1.1 查阅现有吸附机构的种类 2.1.2 针对钢结构探测攀行用的吸附机构选择 2.1.3 初步设计钢结构探测攀行用的吸附机构 2.1.4 确定吸附机构的主要参数 2.2 移动机构的设计 2.2.1 查阅现有移动机构的种类 2.2.2 针对钢结构探测攀行用的移动机构选择 2.2.3 初步设计钢结构探测攀行用的移动机构 2.2.4 确定移动机构的主要参数 2.3、探测

8、装置的设计 2.3.1 查阅现有探测装置的种类 2.3.2 针对钢结构探测攀行用机器人的探测装置选择 2.3.3 初步设计钢结构探测攀行用的探测装置 2.3.4 确定探测装置的主要参数 2.4 钢结构探测攀行用的机器人的总体设计 2.5 结论及参考文献 3.本论文（设计）预期取得的成果 通过学习相关书籍和文献制定钢结构探测攀行用机器人总体方案，并且完善钢结构探测 攀行用机器人的结构设计，最终完成钢结构探测攀行用机器人的总体装配图、部分零件图以 及详细的钢结构探测攀行用机器人的机构设计说明书。 三、论文（设）工作安排三、论文（设）工作安排 1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数） 查阅相关

9、资料结合学过的机器人方面的知识， 联系已有的知识发挥自我的创新意识进行 设计。 2.论文（设计）进度计划 14 周：明确毕业设计主要任务和相关内容，通过网络，期刊，学位论文等查阅相关 资料完成开题报告。 57 周：进行初步的方案设计选定。 812 周： 确定最终方案并进行设计计算。 1314 周：撰写毕业论文，外文翻译。 1516 周：准备和参加答辩。 四、需要阅读的参考文献四、需要阅读的参考文献 1 徐泽亮马培荪永磁吸附履带式爬壁机器人转向运动灵活性分析J 上海交通大学 学报 ISTIC EI PKU -2003 年 z1 期 2 田兰图.油罐检测爬壁机器人技术及系统研究J,2004,(5)

10、. 3 桂仲成陈强孙振国多体柔性永磁吸附爬壁机器人J机械工程学报-2008 年 6 期 4 潘焕焕，赵言正，王炎.锅炉水冷壁清扫、检测爬壁机器人的研制J.中国机械工程， 2000，11(4):372376. 5 桂仲成陈强孙振国张文增刘康爬壁机器人永磁吸附装置的优化设计J 电工技术 学报 ISTIC EI PKU -2006 年 11 期 . 6 衣正尧弓永军王祖温王兴如新型船舶壁面除锈爬壁机器人动力学建模与分析J 机械工程学报-2010 年 15 期 7 衣正尧弓永军王祖温王兴如张增猛 用于搭载船舶除锈清洗器的大型爬壁机器人J 机器人-2010 年 4 期 8 杨化树,曲新峰.工业机器人技术

11、的应用及发展J.黄河水利职业技术学院学 报,2004,(4). 9 陈一民.工业机器人通用控制器研究开发J.上海大学学报(自然科学版) ，1998，(5). 10 佟仕忠，肖立，丁启敏，吴俊生.爬壁机器人的现状与发展J.辽宁石油化工大 学,2004,(8) 11付宜利,李志海爬壁机器人的研究进展机械设计第 25 卷第 4 期 12 Wang, W.Wang, K.Zong, G.-H.Li, D.-Z.Vacuum, EI SCI 2010 1 13HwangKimDongmokKimHojoonYangKyouheeLeeKunchanSeoDoyoung ChangJongwon KimJ

12、ournal of Mechanical Science and Technology, EISCI 2008 8. 14 HOUXIANG ZHANGJIANWEI ZHANGGUANGHUA ZONGWEI WANGRONG LIU IEEE Robotics Automation Magazine, EI SCI 2006 1. 15Yanzheng ZhaoZhuang FuQixin CaoYan WangRobotica, EI SCI 2004 0 16 Zheng HaojunLi TieminWang JinsongChinese Journal of Mechanical

13、Engineering, EI SCI 2002 supplement 附：文献综述或报告附：文献综述或报告 1.引言： 爬壁机器人是移动机器人领域的一个重要分支,可在垂直壁面上灵活移动,代替人工在极 限条件下完成多种作业任务,是当前机器人领域研究的热点之一。它主要应用于核工业、石化 工业、造船业、消防部门及侦查活动等,如对高楼外壁面进行清洗,对石化企业中的储料罐外 壁进行检测和维护,对大面积钢板进行喷漆,以及在高楼事故中进行抢险救灾等，并且取得了 良好的社会效益和经济效益，具有广阔的发展前景。 经过 30 多年的发展,爬壁机器人领域已经涌现出一大批丰硕的成果,特别是 20世纪90 年 代以来

14、,国内外在爬壁机器人领域中的发展尤为迅速。近年来,由于多种新技术的发展,爬壁机 器人的许多技术难题得到解决,极大地推动了爬壁机器人的发展。 在我国各高校机器人设计活 动也已经很广的开展起来，这种氛围对我国机器人的研制开发特别以及专业方面人才的培养 是具有积极意义的。 2.国外爬壁机器人研究现状 1966 年日本的西亮教授首次研制成功壁面移动机器人样机,并在大阪府立大学表演成 功。这是一种依靠负压吸附的爬壁机器人。随后出现了各种类型的爬壁机器人,到 80 年代末 期已经开始在生产中应用。 日本在开发爬壁机器人方面发展最为迅速,主要应用在建筑行业与 核工业。如： 日本清水建设公司开发了建筑行业用的

15、外壁涂装与贴瓷砖的机器人,他们研制的 负压吸附清洗玻璃面的爬壁机器人,曾为加拿大使馆清洗。 东京工业大学开发了无线遥控磁吸 附爬壁机器人。 在日本通产省“极限作业机器人“国家研究计划支持下,日晖株式会社开发了用 于核电站大罐的负压吸附壁面检查机器人等。 其他各国也加入到爬壁机器人研究的热潮中如：美国西雅图的 Henry R Seemann 在波音 公司的资助下研制出一种真空吸附履带式爬壁机器人“AutoCrawler” 。其两条履带上各装有 数个小吸附室,随着履带的移动,吸附室连续地形成真空腔而使得履带贴紧壁面行走。美国 CaseWestern Reserve University 研制的采用

16、 4 个“腿轮”的爬壁机器人样机。与前两种机器 人相似,该机器人依靠 4 个“腿轮”上的仿生粘性材料来吸附,样机不同的是这 4 个腿轮上脚 掌的特殊分布更有利于机器人在壁面上稳定爬行。该机器人质量仅有 87 g。20 世纪 90 年代 初,英国朴次茅斯工艺学校研制了一种多足行走式的爬壁机器人。采用模块化设计,机器人由 两个相似的模块组成,每个模块包括两个机械腿和腿部控制器。 可根据任务需要来安装不同数 量的腿,可重构能力强。机械腿采用仿生学机构,模拟大型动物臂部肌肉的功能,为两节式,包括 上、下两个杆和 3 个双作用气缸,具有 3 个自由度。稳定性好,承载能力大,利于机器人的轻量 化,并能跨越较大的障碍物。 除腿端部各有一真空吸盘外,机器人腹部设有吸盘, 使机器人具有 较大的负载质量比,可达 21。 3.国内爬壁机器人研究现状 中国也于 20 世纪 90 年代以来进行类似的研究。1988 年在国家“863”高技术计划的支 持下,