水下船體清掃機器人設(shè)計與實現(xiàn)【含CAD圖紙、說明書】
畢業(yè)設(shè)計(論文)開題報告概述表學生姓名 班級學 號 指導教師畢業(yè)設(shè)計(論文)題目 水下船體清掃機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計選題的目的和意義隨著目前生產(chǎn)力的飛速發(fā)展,造船事業(yè)也在不斷地進步,然而再好再大的船在行駛中始終都面臨著一個共同的問題,那就是長期浸泡在水中的船舶,其表面都很容易就會被海蠣及藻類貝殼等東西糾纏,并在船體上飛速生長,嚴重影響船舶的行駛成本和效率。藤壺附著在艦船的底部,會大大降低航速,全世界每年燃料消耗要增加 26以上,甚至達 40,全世界每年需花大量人力清除藤壺,進行頻繁的周期性維護,耗資巨大,每年達上百億美元。而對于這個問題,人們長期以來一直都在想方設(shè)法的解決。目前市場上船體表面清掃主要分為塢內(nèi)清掃和水下清掃兩類,但仍存在諸多缺點。(1)船舶停止航行,進入船塢內(nèi)進行,將造成經(jīng)濟上的巨大損失,以及在來去船塢的時間上的浪費;(2)水下清掃人工清需要人潛水到船底進行作業(yè),受水下環(huán)境影響,效率并不高,而且還存在安全隱患;(3)另一方面,目前已有的水下清掃機構(gòu)對于一些頑固的貝類和較長難以清掃的藻類植物不能很好的清掃,有的甚至還會損傷船體。與傳統(tǒng)水下清掃船體機器人相比,主要有如下優(yōu)點: (1)清掃機構(gòu)上設(shè)計了柔性刀具模塊,在遇到硬度較大的焊縫處,可以自動規(guī)避,刀具硬度為 30HRC,于船體和藤壺等船體附著物之間,避免了對船體的傷害;(2)柔性刀具采用模塊化設(shè)計,便于更換和維護,降低了成本;(3)清掃機構(gòu)整體采用模塊化設(shè)計,可以根據(jù)需要多個級聯(lián),大大提高了工作效率和工作質(zhì)量;(4)水下機器人移動機構(gòu)采用全方位履帶式結(jié)構(gòu),每個履帶節(jié)在底部安裝有磁性滾珠,在增大了整體吸附力的同時可以全方位移動,客服了以往履帶差速轉(zhuǎn)向的不足;(5)履帶模塊內(nèi)部具有柔性自適應(yīng)結(jié)構(gòu),保證了履帶節(jié)附著于船體,提高了其工作穩(wěn)定性和安全性。鑒于上述優(yōu)勢,克服現(xiàn)有水下船體清掃機器人的不足,針對清掃機構(gòu)在清掃船體時,為避免與焊縫等船體凸出部分的撞擊問題,同時提高了其工作效率。該清掃機構(gòu)的制造和技術(shù)要求都不高,對船體表面的清掃設(shè)備的開發(fā)有很大的作用,對我國海洋戰(zhàn)略有很大的意義。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問題近十年來,水下清掃船體機器人引起國外許多研究機構(gòu)和研究者的極大關(guān)注,各種基于不同目的、不同設(shè)計方案和控制策略的水下清掃船體機器人相繼誕生。哈爾濱工業(yè)大學機電學院教師陳東良、航建學院教師陳巖研制了基于 TRIZ 理論的水下船體清刷機器人人。該機器是典型的機電液一體化的裝備。該機器人采用復合吸附方式;配備藤壺刷和海藻刷,用來清刷輕度、重度污損物,避免了噴丸等傳統(tǒng)清刷技術(shù)帶來的環(huán)境污染問題;前部加裝有探照燈、攝像頭等輔助裝置,用以實時監(jiān)控機器人的工作狀態(tài)。但其工作效率和清掃質(zhì)量低,在清掃時仍對船體有一定損傷且清掃藤壺等強力附著物時力度不足,實際應(yīng)用中仍無法普及。主要研究內(nèi)容基于對水下船體清掃機器人研究現(xiàn)狀的總結(jié),本文設(shè)計一款新式水下船體清掃機器人。它具有船體清掃自適應(yīng)能力,在行進過程中能夠保持清掃刷全方位清掃船體,消除死角并能躲開焊縫等船體凸出結(jié)構(gòu)避免對船體的傷害。主要研究內(nèi)容包括以下部分:1. 水下船體清掃機器人的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。包括船體吸附履帶行進機構(gòu)設(shè)計,船體自適應(yīng)清掃刷盤。2. 水下船體清掃機器人的設(shè)計關(guān)鍵點在于,船體吸附力的校核。開創(chuàng)性的提出全方位包裹式吸附履帶結(jié)構(gòu),并針對于關(guān)鍵部件進行有限元分析,并給出相關(guān)優(yōu)化建議,使機器人能夠在各種環(huán)境下吸附船體,并運動靈活。3. 針對船體清掃機器人的自適應(yīng)清掃刷盤,使用柔性結(jié)構(gòu),對于藤壺等附著生物進行去處,對于焊縫等船體部分進行有效規(guī)避。清掃刷采用復合結(jié)構(gòu)設(shè)計,并清掃刀進行有限元分析,進行優(yōu)化。研究方法、步驟和措施等擬研究方法及主要措施1. 首先收集國內(nèi)外水下清掃船體機器人的發(fā)展現(xiàn)狀,收集相關(guān)資料,了解其技術(shù)要求;2. 收集水下清掃船體機器人結(jié)構(gòu)的資料,總結(jié)前人經(jīng)驗、找出當前機器人的缺點同時克服當前的缺點,根據(jù)技術(shù)要求、功能要求設(shè)計結(jié)構(gòu)模型并通過 Solid Works 初步建立三維模型;3.通過 Solid Works Simulation 對部分重要結(jié)構(gòu)進行有限元的驗證并根據(jù)結(jié)果作出相應(yīng)的改進;4.根據(jù)需要使用 Altium Designer 設(shè)計并制作電路;5.運用 ArtCam 加工機器人零件,并組裝;6.裝配,編寫程序并調(diào)試,完成樣機的制作。初步設(shè)計確定初步方案查閱資料及文獻 制圖和電路設(shè)計技術(shù)線路圖指導教師意見指導教師簽字: 裝配產(chǎn)品樣機并調(diào)試最終方案并加工制作 整合優(yōu)化年 月 日注:如頁面不夠可加附頁
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類型:共享資源
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上傳時間:2019-01-26
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