高层建筑外墙清洁涂装壁面爬行机器人研究

【摘要】： 本论文主要对具有广阔应用前景的高层建筑外墙涂装清洗经济型壁面爬行机器人的关键技术和结构设计方法进行了研究。 论文查阅了大量的国内外壁面爬行机器人的文献资料，对比分析了各种吸附、爬行机构的特点和应用范围，并对高层建筑壁面爬行涂装清洗机器人的研究状况进行了综述。 在综合分析的基础上，作者采用螺旋桨推力吸附、轮式行走，楼顶可移动缆车钢绳牵引、PLC两极控制、“8”字形储缆的经济型壁面爬行式机器人的总体方案。成功的解决了获得稳定的吸附力、有较强的越障功能、控制信号传输可靠、对喷涂环境有高的适应性等关键技术。 论文建立了机器人行走的力学模型并对机器人的各部结构进行了详细的计算和设计。论文参照直升机螺旋桨和轴流式空压机的空气动力理论，完成了螺旋桨推力吸附装置的设计。 论文对壁面爬行机器人全方位移动机构进行了研究，特别对麦卡娜姆轮式全方位移动机构的静力学、运动学进行了详细的分析，完成了它的结构设计计算。可作为自主移动壁面爬行机器人全方位移动机构设计的理论依锯。 【关键词】：推力吸附 全方位移动 壁面爬行机器人
【学位授予单位】：哈尔滨工程大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2007
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 绪论10-32
• 1.1 问题的来源、目的和意义10
• 1.2 国内外壁面移动机器人的研究现状综述10-31
• 1.2.1 壁面移动机器人的分类和特点10-11
• 1.2.2 国外壁面移动机器人的研究状况综述11-22
• 1.2.3 国内壁面移动机器人的研究现状22-31
• 1.3 本文的主要工作31-32
• 第2章 高层建筑外墙涂装壁面爬行机器人概论32-36
• 2.1 总体设计要求32
• 2.2 机器人受力分析和螺旋桨推力估算32-35
• 2.2.1 机器人在墙面静止时的受力状态和螺旋桨推力32-34
• 2.2.2 机器人沿着墙面向上匀速运动时缆绳拉力计算34-35
• 2.2.3 机器人沿墙面向下匀速运动时缆绳拉力计算35
• 2.3 本章小结35-36
• 第3章 螺旋桨空气推力装置设计36-53
• 3.1 螺旋桨空气推力装置设计的理论基础36-38
• 3.1.1 螺旋桨工作参数36-37
• 3.1.2 螺旋桨推力估算37-38
• 3.1.3 螺旋桨效率38
• 3.2 螺旋桨叶剖面和桨叶平面形状设计方法38-47
• 3.2.1 桨叶的剖面形状设计方法39-43
• 3.2.2 桨叶平面形状的设计方法43-45
• 3.2.3 螺旋桨的强度和抗振性计算45-47
• 3.3 推力装置的结构设计程序47-52
• 3.3.1 转速的选择47
• 3.3.2 圆周速度的选择47-48
• 3.3.3 旋翼直径48-49
• 3.3.4 轮毂直径49-50
• 3.3.5 叶栅稠度50-51
• 3.3.6 叶片数51
• 3.3.7 径向间隙51-52
• 3.3.8 电机功率52
• 3.4 本章小结52-53
• 第4章 高层建筑外墙喷涂机器人结构及支持与控制系统设计53-59
• 4.1 喷涂机器人本体设计53-54
• 4.2 喷涂机械手设计54-55
• 4.3 机器人支持系统结构55-57
• 4.4 喷涂机器人控制系统57-58
• 4.5 喷涂操作系统58
• 4.6 本章小结58-59
• 第5章 全方位移动机器人结构和运动分析59-73
• 5.1 引言59
• 5.2 几种全方位移动机构及其特点综述59-63
• 5.2.1 麦卡娜姆轮式59-60
• 5.2.2 球轮式60-61
• 5.2.3 连续切换轮式61-62
• 5.2.4 正交轮式62
• 5.2.5 偏心方向轮系式62-63
• 5.3 麦卡娜姆轮式全方位移动机构的分析和设计63-71
• 5.3.1 运动学分析64-68
• 5.3.2 静力学分析68-69
• 5.3.3 小滚子外形设计69-71
• 5.4 本章小结71-73
• 结论73-74
• 参考文献74-80
• 攻读硕士学位期间发表的论文和取得的科研成果80-81
• 致谢81-82
• 个人简历82

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