船舶除锈爬壁机器人技术研究

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1、工程硕士学位论文船舶除锈爬壁机器人技术研究作者姓名汪兴潮工程领域机械工程校内指导教师丁问司教授校外指导教师何凯副研究员所在学院机械与汽车工程学院论文提交日期2016年1月TheStudyofWallClimbingRobotforRemovalRustinVesselsADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：WangXingchaoSupervisor：Prof.DingWensiSouthChinaUniversityofTechnologyGuangzhou,

2、China分类号：TH113学校代号：10561学号：201321002159华南理工大学硕士学位论文船舶除锈爬壁机器人技术研究作者姓名：汪兴潮指导教师姓名、职称：丁问司教授申请学位级别：工程硕士工程领域名称：机械工程论文形式：□产品研发□工程设计□应用研究□工程/项目管理□调研报告研究方向：非标自动化设备与工业机器人论文提交日期：2016年1月4日论文答辩日期：2016年3月14日学位授予单位：华南理工大学学位授予日期：年月日答辩委员会成员：主席：杜群贵委员：成国真谢小鹏张勤孙海平华南理工大学学位论文原创性声明本人郑重声明:

3、所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外,本论文不包含任何其他个人或集体己经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体,均己在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名:u兴跏日期:γ∫犭年屮月∫日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定,即:研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权单位属华南理工大学。学校有权保存并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版,允许学位论文被查阅(除在保密期内的

4、保密论文外);学校可以公布学位论文的全部或部分内容,可以允许采用影印、缩印或其它复制手段保存、汇编学位论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内容相一致。本学位论文属于:□保密,在年解密后适用本授权书。Ψ钵保密,同意在校园网上发布,供校内师生和与学校有共享协议的单位浏览;同意将本人学位论文提交中国学术期刊(光盘版)电子杂志社全文出版和编入CNKI《中国知识资源总库》,传播学位论文的全部或部分内容。(请在以上相应方框内打“√”)作者签名:汐⒈迳丿辄日期:'″牟♀阈丨口指导教丿币签名:己碱置作者联系电话:1881⒋13O97::由阝

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6、∫:17@qq·cOm联系地址(含邮编):广州市天河区五山路华南理工大学汽车科技大楼(由阝绉扁51O640)摘要我国目前船舶清洗除锈工作依然采用传统的人工手持喷枪进行喷干砂除锈的方式，这种人工除锈是种高污染、高危险、高成本的工作方式。采用基于超高压水射流的船舶除锈成套装备进行自动化除锈是发展趋势，而这种技术在欧美等发达国家已经发展比较成熟，我国相对比较落后。本课题来源于深圳市技术开发项目“基于高压水射流的船舶除锈清洗爬壁机器人技术及成套设备研制”。本文所研究的船舶除锈爬壁机器人是基于超高压水射流的船舶除锈成套

7、装备的主要组成部分，其工作任务是携带超高压清洗装置在船舶外壁面稳定吸附并灵活运动。船舶除锈爬壁机器人技术是实现船舶除锈自动化的关键技术，具有重要的研究意义。本文提出了一种新型永磁式履带船舶除锈爬壁机器人，阐述其驱动机构、越障机构、永磁吸附机构以及清洗器的具体结构与工作原理。根据机器人的结构与工况，分别针对机器人静止、直行和转向情况，进行受力分析，建立数学模型，并进行数值仿真分析，确定机器人永磁吸附机构所需要的吸附力以及驱动系统所需的驱动力矩，并根据数学模型分析履带与船舶壁面间的摩擦系数的取值。根据直行与转向时的驱动力矩，结合履

8、带张力分析，确定越障机构中弹簧与气缸的具体参数。利用有限元软件AnsoftMaxwell进行磁场分析和磁力计算，分析不同磁路与磁路中各构件尺寸对磁力的影响，并通过万能材料试验机进行磁力实验，证明仿真的准确性，为永磁吸附机构选择合适的结构与尺寸。最终研制出爬壁机器人的样机，并进行了性能试验。关键词：爬壁机器人；永磁吸附；受力分析；磁力仿真IAbstractAtpresent,inChinatheworkofremovingvessels’rustisstillusingtheblastingwayoftraditionalman

9、ualhand-heldspraygunsprayingdrysand.Thisisakindofhighpollution,high-risk,high-costwaysofworking.Itisatrendtousetheultra-highpressurewater-