桥梁拉索检测机器人的爬升机构设计

摘要

桥梁拉索是斜拉桥主要受力件之一，在风吹日晒、车振以及酸雨的影响下，桥梁拉索的表面和内部钢丝会受到不同程度的损坏。对于桥梁拉索的检测，目前还是采用人工检测，而人工检测不仅危险性高，而且效率和准确性低。因此，急需研制一种桥梁拉索检测机器人来保证斜拉桥的公共安全，而研制桥梁拉索检测机器人最重要的是机器人的爬升机构设计。
　　本文首先通过查阅资料确定爬升机构需要满足的设计参数，认真分析比较国内外的桥梁拉索检测机器人爬升机构的优缺点，借鉴其他爬升机构的优点，提出了十二轮式防偏可调爬升机构的设计方案，建立了爬升机构动力学理论分析模型且采用ADAMS动力学分析软件对爬升机构的爬升稳定性和负载、防偏能力进行仿真分析，并根据理论分析和仿真分析结果进行了改进设计。最后进行了样机的加工制造和样机的爬升实验。本文的主要研究内容如下:
　　(1)爬升机构的方案设计和结构设计。
　　(2)建立爬升机构的力学模型以及数值分析计算。
　　(3)运用ADAMS动力学分析软件对爬升机构的爬升稳定性和负载防偏能力进行仿真分析。
　　(4)对爬升机构工程样机进行爬升实验。
　　实验结果表明，所设计的桥梁拉索检测机器人的爬升机构可以实现45°角的爬升，由于该机构爬升不够稳定且质量偏重，仍需进行改进设计，进一步提高爬升机构的可靠性。

目录

声明

摘要

符号物理含义表

插图索引

附表索引

第1章 绪论

1．1 课题研究的目的

1．2 桥梁拉索检测机器人发展综述

1．2．1 国内研究状况

1．2．2 国外研究状况

1．3 课题研究的意义

1．4 课题研究的内容

第2章 桥梁拉索检测机器人爬升机构的方案设计

2．1 机器设计流程

2．2 爬升机构的功能要求和性能指标

2．3 现阶段爬升机构的优缺点

2．4 爬升机构总体设计方案

2．5 爬升机构结构设计

2．5．1 本体框架设计

2．5．2 可调压紧模块设计

2．5．3 防偏模块设计

2．5．4 动力模块设计

2．5．5 回收制动模块设计

2．5 爬升机构的虚拟装配

2．6 本章小结

第3章 桥梁拉索检测机器人爬升机构的动力学建模

3．1 爬升机构动力学分析的目的

3．2 爬升机构的理论建模

3．2．1 爬升机构动力学模型

3．2．2 动力学模型的数值分析计算

3．2．3 动力学分析结果

3．3 爬升机构ADAMS动力学模型

3．3．1 ADAMS动力学模型建立方法

3．3．2 爬升机构动力学模型仿真验证

3．4 本章小结

第4章 爬升机构动力学仿真分析

4．1 综述

4．2 爬升机构的稳定性负载能力分析

4．2．1 机器人质心位置对爬升稳定性的影响

4．2．2 爬升机构的负载能力仿真分析

4．2．3 爬升机构的防偏能力分析

4．3 本章小结

第5章 样机试制与试验

5．1 样机试制

5．2 样机室内爬升试验

5．2．1 爬升机构爬升能力试验

5．2．2 爬升机构爬升稳定性试验

5．3 本章小结

第6章 总结与展望

参考文献

致谢