液压式船体表面清刷机器人研究与稳定性分析

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1、分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文液压式船体表面清刷机器人研究与稳定性分析硕士研究生：屈萌指导教师：房晓明教授学科、专业：机械工程论文主审人：王立权教授哈尔滨工程大学2018年03月分类号：密级：UDC：编号：工学硕士学位论文液压式船体表面清刷机器人研究与稳定性分析硕士研究生：屈萌指导教师：房晓明教授学位级别：工学硕士学科、专业：机械工程所在单位：机电工程学院论文提交日期：2018年1月论文答辩日期：2018年3月学位授予单位：哈尔滨工程大学ClassifiedIndex:U.D.C:ADissertati

2、onfortheDegreeofM.EngResearchandStabilityAnalysisofHydraulicHullSurfaceCleaningRobotCandidate:QuMengSupervisor:Prof.FangXiaoMingAcademicDegreeAppliedfor:MasterofEngineeringSpecialty:MechanicalEngineeringDateofSubmission:January.2018DateofOralExamination:March.2

3、018University:HarbinEngineeringUniversity哈尔滨工程大学学位论文原创性声明本人郑重声明：本论文的所有工作，是在导师的指导下，由作者本人独立完成的。有关观点、方法、数据和文献的引用已在文中指出，并与参考文献相对应。除文中已注明引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经公开发表的作品成果。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律结果由本人承担。作者（签字）：日期：年月日哈尔滨工程大学学位论文授权使用声明本人完全了解学校保护知识

4、产权的有关规定，即研究生在校攻读学位期间论文工作的知识产权属于哈尔滨工程大学。哈尔滨工程大学有权保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件。本人允许哈尔滨工程大学将论文的部分或全部内容编入有关数据库进行检索，可采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文，可以公布论文的全部内容。同时本人保证毕业后结合学位论文研究课题再撰写的论文一律注明作者第一署名单位为哈尔滨工程大学。涉密学位论文待解密后适用本声明。本论文（□在授予学位后即可□在授予学位12个月后□解密后）由哈尔滨工程大学送交有关部门进行保存、汇编等。作者（签

5、字）：导师（签字）：日期：年月日年月日液压式船体表面清刷机器人研究与稳定性分析摘要随着全球化进程，运输业、国防建设和海洋资源开采等竞争愈加激烈，对船舶工业的技术发展与需求都提出了挑战。当今时代，船舶工业飞速发展，在国家经济建设中也占据越来越重要的地位。而对船舶工业来说，船舶表面的清洗是其中造船和修船都不得不考虑的重要环节，也是不可缺少的辅助环节。液压式船体表面清刷机器人是特种作业机器人中的一种，能够作业在垂直的壁面上的移动机器人。它作为高空作业的自动化设备，已经受到越来越多的关注。本文在总结国内外现有液压式船体表面清

6、刷机器人发展现状和应用情况的基础上，提出了一种基于双履带和永磁吸附的液压式船体表面清刷机器人整体方案，设计开发液压式船体表面清刷机器人。在分析液压式船体表面清刷机器人作业流程的基础上，确定液压式船体表面清刷机器人总体设计方案。根据机器人本身的参数要求，对机器人的移动、吸附方式和动力方案进行选择，确定磁吸附的吸附方式、履带移动方式和液压驱动的动力方案。结合作业任务的特点和技术参数要求，以及面对清刷船体表面的任务，机器人需要克服的难点，对机器人各模块的结构进行设计，以及优化，并对各部分功能进行介绍。针对选择的设计方案，设

7、计机器人整体的结构，对机器人各模块进行详细的设计。针对水下作业任务的特点和船体周围的工作环境，建立机器人不同工作状态下静力学和运动学的力学模型，对机器人的受力进行了系统的研究和分析。在此基础上，分析计算机器人安全可靠作业所必须的磁吸附单元的吸附力，并求出机器人转向、直行运动马达所需的安全扭矩，为结构参数设计提供重要依据。通过分析清刷机器人的作业环境和任务要求，确定液压驱动系统的设计方案。设计了液压驱动系统的液压原理图，对液压原理图各部分进行介绍，并对液压驱动系统的作业过程进行讨论。然后由前文求得的设计参数对液压泵、液

8、压马达和其他元件进行设计选型。建立清刷机器人液压系统的数学模型，以AMEsim仿真软件建立液压式船体表面清刷机器人液压系统仿真模型，对机器人的作业工程进行仿真研究，得出液压系统中各个液压马达的流量、扭矩和转速的仿真曲线，验证液压驱动系统设计的可靠性和有效性。根据液压式船体表面清刷机器人控制系统要求进行了控制系统设计，包括控制系统总体设计，对控制