井架攀爬机器人设计与分析

摘要

目前,陆地应用较广的是K形井架.K形井架最大的受力部位为井架大腿.井架大腿容易发生局部杆件截面锈蚀,引起大腿应力发生变化,从而影响整个井架的稳定性.为探测石油井架大腿这种"隐形"的缺陷——内蚀,以JJ225/45-K井架为攀爬对象,设计了一种攀爬机器人结构.该结构机器人能够携带检测设备仪器对井架主立柱进行探伤.通过静力学平衡分析计算,求得机器人稳定攀爬所需最小吸附力为2242.30 N;进一步利用D-H参数法和蒙特卡洛法,求得搭载平台的转动空间半径为480 mm、平动空间体积为400 mm×200 mm×700 mm.仿真结果表明,机器人在一足吸附、一足固定的状态下,前足活动范围大于攀爬对象尺寸,后足的立足点与前足相吻合.机器人能够实现灵活避障和空间翻转.