基于高压水射流的船体清刷机器人关键技术研究

来源 :哈尔滨工程大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:daizhenzeze
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船舶长期在海水中航行或抛锚,难以进行及时的维护保养,大量的难以清除的海洋污损物如藤壶等会附着在水线以下的船壁上,导致船壁表面不光滑、船舶航行时阻力增大、航速下降、油耗增加,一艘重度生长海生物的船舶的油耗会增加2-3倍。传统的船体清洗方式需占用船坞,成本高、劳动强度大、工作效率低、作业环境恶劣,因此,本文对基于高压水射流的多足式船体清洗机器人进行研究,机器人代替潜水员在船壁表面灵活运动,实现自动化船舶清洗作业,降低了劳动强度和作业成本,提高了工作效率。  本文根据水下环境、船体壁面状况、船体清洗的技术要求、机器人作业时受力情况,对机器人的吸附方式、运动方式、清洗方式和吸附力、机器人自由度等进行分析,对吸附装置、驱动系统等进行研究,完成了机器人总体方案设计、结构及关键部件设计;基于D-H理论建立了机器人的数学模型,对机器人的运动学性能进行研究,根据关节转角,分析了机器人摆动腿和支撑腿的位置和姿态;对机器人的动力学性能进行研究,解算位置、速度、加速度等参数,得到了机器人各关节的驱动力矩;完成了机器人虚拟样机设计并对机器人进行仿真研究,得到了机器人运动时的位置、速度、加速度、力矩、关节转角的关系以及各关节零部件的振型和固有频率;完成了机器人的步态和路径全遍历规划的研究、分析,对机器人足端点轨迹进行规划。
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