水轮机叶片坑内修复机器人的移动平台研究

摘要

实现水轮机叶片坑内修复的自动化是缩短修复周期，降低修复成本，改善修复质量的关键。本文针对水轮机叶片坑内修复自动化的需求，进行了水轮机叶片坑内修复用机器人移动平台的研制。
　　根据转向功耗比较结果确定爬壁机器人采用纯滚动转向、差动驱动的轮式移动机构，结合多体耦合面状间隙式吸附系统，其负载与运动综合性能较传统永磁吸附爬壁机器人显著提高，实现了可靠吸附前提下的原地低功耗灵活转向。
　　基于移动平台的静态运行和动态运行分析，设计了水轮机叶片坑内修复用爬壁机器人移动平台，原理样机试验结果表明移动平台载重（包括自重）与吸附力比值超过0.25，负载能力强，运动灵活、功耗低，具有复杂空间曲面自适应能力等优点。
　　移动平台永磁吸附系统建立了吸附系统三维有限元数值计算模型，优化了吸附系统的尺寸参数，采用乙型磁路结构设计了多吸附系统的移动平台吸附装置。
　　应用上述关键技术和研究成果，移动平台结合机械臂及其他作业工具，可组成水轮机叶片坑内修复机器人系统，为最终实现水轮机叶片坑内修复的自动化提供技术条件和基础。

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主要符号对照表

第一章 绪论

1.1 课题来源及研究的目的和意义

1.2 国内外研究现状及分析

1.3 存在的问题

1.4 主要研究内容

第二章 水轮机叶片修复用机器人移动平台的设计

2.1 移动平台的灵活移动能力分析

2.2 移动平台可靠吸附分析

2.3 移动平台的曲面适应性分析

2.4 小结

第三章 移动平台动静态运行仿真分析

3.1 静态运行仿真计算

3.2 动态运行仿真计算

3.3 运行安全性分析

3.4 驱动设计

3.4 小结

第四章 吸附装置的设计

4.1 吸附装置有限元分析模型

4.2 磁能利用率优化结果

4.3 永磁吸附装置三维模型建立

4.4 永磁吸附装置试制与试验

4.5 小结

第五章 移动平台样机运行试验

5.1 移动平台样机运行试验验证

5.2 静态负载能力测试

5.3 动态载重能力测试

5.4 曲面全位置运行测试

5.5 模拟叶片全位置修复作业试验

5.6 小结

结 论

参考文献

致谢

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