本项目设计的钢壁攀附壁面作业机器人,结合现有技术的优点与不足,提出了一种新型的轮式磁吸附作业机器人,该设计可以实现在钢制壁面检测维护的在线自动化监测并进行远程操作与控制,减轻在役设备维护检测人工劳动强度,降低人为因素造成的漏检率。同时,还可以对其他类似特种设备进行实时在线检测与维护。
1. 课题研究取得以下成果
(1)针对壁面作业机器人的工作环境以及功能目标,提出了永磁轮式壁面作业机器人机械本体结构的总体方案,并以总体方案为基础,对本体结构进行模块化设计,包括:主动永磁轮、永磁轮磁力调节机构、驱动系统以及多功能夹持机械臂。
(2)对壁面作业机器人在壁面吸附状态下进行了受力分析,计算了其在满负荷状态下所需吸附力的最小值,并根据计算结果,对主动永磁轮所采用的永磁体的尺寸进行了计算和选择,保证了机器人的安全性。对主要构件进行了最大负载状态下的结构静力学分析,验证了主要构件的最大变形量和最大应力都在材料的安全范围以内。
(3)对壁面作业机器人的关键机构—永磁轮进行了研究,建立了永磁轮的磁路模型,并以磁路模型为基础,设计了详细的主动永磁轮机构。
(4)使用Solidworks软件建立起了壁面作业机器人的虚拟样机模型。
2 钢壁攀附壁面作业机器人的优点
(1)开环式磁吸附壁面行走驱动装置,实现机器人在钢制壁面安全稳定行走。
(2)底盘采用柔性自适应机构,使机器人自主适应不同曲率钢制壁面,提高了机器人壁面行走的适应性和灵活性。
(3)能够实现机器人进行钢制壁面除锈、检测等表面维护作业的远程自动控制,并能实现检测结果的远程处理。
(4)多功能作业机械手,可更换多种作业工具完成钢制壁面表面维护任务,具有作业空间大、姿态调节灵活、负重大等特点。
总之,本项目设计钢壁攀附壁面作业机器人作为载体,能够搭载不同任务设备的负载完成在钢质壁面上的工作,吸附稳定,移动灵活。
3.应用前景
在今天,铁制容器的应用也越来越广泛,而因为钢铁壁面腐蚀、氧化等问题而引起的事故已不在少数,为避免此类事故在发生,雇佣人工进行壁面维护不失为很好的解决方法。但是雇佣人工成本高,而且工作环境恶劣而且危险。我们的钢壁攀附壁面作业机器人若能应用到实际的工作环境中,会大大减少壁面维护的成本,而且能保证工作人员的安全。作业机器人可以携带的工具的完成不同功能扩展,在人工难以到达的地方进行作业,当然企业可根据实际工作需要改变本机器人的结构和大小,应用前景十分广阔。