大型钢架结构用爬行机器人平台关键技术研究

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爬壁机器人的研究始于上世纪六十年代,之后逐渐在工业生产中取得了应用。现阶段对于港口大型钢架结构,如:桥吊、塔吊、卸船机等的防腐涂装、检测维护都是通过人工搭脚手架的方式进行作业,该方式拥有很多弊端:第一、工人施工环境危险;第二、维护成本很高;第三、施工质量因人员技能的差异而参次不齐。为了解决上述难题,实现港口大型钢架结构维护的低风险、低成本、高质量的目标,本文首先查阅了有关爬壁机器人的国内外相关文献,并在此基础上拟开发出一种爬行机器人平台原理样机,该原理样机可携带必要的维护设备代替工人进行施工。根据工作的环境,此爬行机器人平台采用坐标系式的行走方式、电磁铁吸附的吸附方式。整个原理样机的主运动与足部运动的动力源均采用推杆电机。这样可以做到结构紧凑、控制简单。其次,本文进行了爬行机器人平台的基体、行走机构、吸附机构、视屏监视机构的设计、防掉落机构以及维护设备的选择;通过调研实验,计算出爬行机器人平台应该具备的负载能力,研究防腐漆层对电磁铁吸力的影响;而且根据实际情况对爬行机器人平台的空间任意姿态进行静力平衡建模,并运用MATLAB软件进行理论仿真,得到了爬行机器人平台不失稳的最小电磁铁吸力。选择合适的电磁铁并对其进行负载实验:利用ANSYS软件进行爬行机器人平台关键零部件的静力学分析,验证关键部件连接的可靠性;最后设计制作了基于OMRON CP1H PLC主控制器的控制系统。经过以上的研究、分析、设计之后,笔者试制了爬行机器人平台原理样机。通过实验测试,证明了该爬行机器人平台方案是可行的,完全可以达到技术要求,为港口大型钢架维护的施工作业方式的改变打下了坚实的基础。
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