随着社会的不断发展,各类机器人逐步在各行各业得到广泛应用。其中针对危化品泄漏检修、由泄漏引发的安全事故严重影响了石化产业高速发展,石化巡检机器人逐步走进研发人员的研究领域之内。轮式移动机器人凭借着运动灵巧便捷、操控性能良好与其高效的机动性,使其能够安全有效应用于高危险性工况下,成为机器人运动研究的热点之一。近些年机器人技术的发展,面向不同厂区巡检工作应用的巡检机器人已经有了大量的研究与实验。相比之下,针对储罐厂区的巡检机器人工程样机研制却较少一些,特别是对于面向石化储罐厂区这类易燃易爆环境下的防爆石化巡检机器人工程样机更少。参照这一情况,结合石化储油罐区的现场工况与作业环境需求,设计一款防爆石化巡检机器人,主要创新性工作如下:1.面向石化储罐厂区及作业需求,设计了一款适应能力强、作业范围广、安全性能高的石化巡检机器人,采用轻量化、多功能与安全性设计理念完成机械结构部分,针对机器人运动模式设计稳定的机械机构;通过完成机器人运动状况的分析,构建其运动学模型,并完成不同运动工况下所需驱动力分析与电机选型计算;通过分析机器人运动性能,分别对机器人越障、斜坡与壕沟等多种障碍物进行仿真分析,确定设计阶段机器人的良好运动性。2.根据巡检机器人作业功能需求分析,完成机器人控制系统功能架构,构建软硬件架构系统对激光雷达、导航定位接收机与气体检测仪等传感器模块进行功能需求选型;在Visual Studio2017版本平台上完成控制系统软件开发,便于实现远程操控机器人运动及作业。3.根据防爆设计标准与石化储罐厂区易燃易爆特点,从耐爆、不传爆与散热等多种安全性出发,完成石化巡检机器人防爆设计。针对防爆指标确定面向石化罐区作业的巡检机器人防爆等级标准;通过对防爆壳体内部区域划分,对其进行受力分析;通过对不同壳体计算其内部壁厚,使其耐爆性能满足设计要求;根据防爆壳体设计需求,对于易成为点燃源的电子器件开展防爆壳体结构设计;在结构部分增加加强筋提升受力区域机械强度,并对防爆壳体进行轻量化设计,完成优化前后产生爆炸时防爆壳体应力应变分析。4.根据巡检机器人作业状态下采用无线操纵的模式,搭建了一套组合导航的定位模式,通过分析误差来源并完成误差模型的建立;基于伪距、伪距率差分松组合的状态对观测方程进行推导演绎;分析紧组合模式下的状态与观测方程,将基于伪距、伪距率差分紧组合的状态与观测方程进行推导演绎。结合组合导航与巡检机器人运动性能,通过机器人运动加减速、转弯等多种运动模式开展组合导航定位实验,验证空旷场景与短时间遮挡场景中远程中控端能否接收较为准确的定位信息;对研制出的石化巡检机器人的各项设计指标开展样机实验,验证机器人设计的合理性。