基于液动的水下船体清刷机器人的研究

为了自动清刷水下船体表面附着的海生物和锈蚀等,降低船舶的航行阻力,研究了水下船体表面清刷机器人.分析了国内外水下清刷技术发展现状,针对水下船体清刷技术要求,分析和设计了机器人的泵油回路、推力吸附回路、行走转向回路和清刷系统回路、机器人的总体控制策略和实验方案.通过实验表明了水下船体清刷机器人各项性能达到了设计要求.     

永磁吸附履带式船舶爬壁机器人结构设计

分析了一种永磁吸附履带式船舶爬壁机器人结构及工作原理。通过交流伺服电机驱动的永磁吸附履带机构使机器人能完成垂向爬壁的运动功能。为提高机器人的负载能力和越障能力,结构上采用了新型的永磁万向轮辅助吸附机构和从动轮浮动机构。研究中分析了永磁吸附履带爬壁机构的力学状态。通过对吸附系统的磁力仿真及磁力实验分析,合理设计了永磁吸附履带爬壁机器人吸附单元结构形式和电力驱动系统参数。     

永磁吸附履带式船舶爬壁机器人结构设计（英文）

分析了一种永磁吸附履带式船舶爬壁机器人结构及工作原理。通过交流伺服电机驱动的永磁吸附履带机构使机器人能完成垂向爬壁的运动功能。为提高机器人的负载能力和越障能力,结构上采用了新型的永磁万向轮辅助吸附机构和从动轮浮动机构。研究中分析了永磁吸附履带爬壁机构的力学状态。通过对吸附系统的磁力仿真及磁力实验分析,合理设计了永磁吸附履带爬壁机器人吸附单元结构形式和电力驱动系统参数。     

自治式水下监测机器人的动态性能分析

文章介绍了两种自治式水下监测机器人:垂直运动水下机器人和滑翔运动水下机器人,讨论了它们各自的特点与工作方式.结合水下监测机器人的试验模型,该文对其沉浮阶段的运动过程进行了动力学分析,讨论了它们在垂直剖面上的运动情况,推导了动力学方程.这些对于确定水下监测机器人的各项参数和设计控制器与观测器具有重要的指导价值.     

爬壁机器人吸附方法研究综述

科技的快速发展与爬壁机器人技术的应用需求使得爬壁机器人获得广泛关注。吸附方法作为爬壁机器人稳定吸附、敏捷运动、提升载荷的关键技术模块，对于提升爬壁机器人的整体性能至关重要，同时吸附方法的改进与提升能够进一步促进爬壁机器人的小型化和轻量化。对爬壁机器人现有吸附方法进行了分析和总结，提出并分析了爬壁机器人吸附方式关键技术，包括吸附方式与运动方式的权衡、关键零部件定制化设计、理论分析及仿真分析支撑下的优化设计、新材料的研发与制备工艺流程简化，对爬壁机器人吸附方法小型化、轻量化、大载荷的发展趋势做出展望。     

基于Hopf振荡器的船舱检测机器人步态规划研究

船舶等海洋工程装备其舱内具有设备众多、空间受限和结构复杂等特点,传统人工巡检不能解决安全和效率的问题。针对这些问题,结合仿生技术,采用负压吸附和电磁吸附两种吸附方式,设计一种船舱检测的多模式攀爬机器人,该机器人能够在狭小空间运动,并且能够适应不同材质的壁面。基于改进的D-H参数法建立机器人运动学模型,进行运动学正解、逆解的计算;分析机器人运动步态,对比传统的步态控制方法,提出基于Hopf振荡器的机器人步态规划策略;搭建样机控制平台,进行步态控制对比测试。实验结果验证了多模式船舱检测机器人的步态规划的稳定性,为船舶等海工装备新形态检测机器人的研究拓展了新的思路。     

海底电缆巡检水下机器人建模及运动控制系统研究

海底电缆巡检水下机器人是为检测与维护海底电缆等管线的腐蚀、磨损等问题而设计的开架式水下机器人。结合海底电缆巡检机器人的实际应用需求,介绍了水下机器人四自由度运动建模方法,详细讨论了海底电缆巡检水下机器人的硬件体系结构组成,采用模块化的方法对海缆巡检水下机器人的软件体系进行了设计。     

小型风电塔筒检测机器人设计与运动性能分析

介绍一种小型爬壁机器人,用于风电塔筒的检测,以实现难以人工检测的风电塔筒的快速检测。对机器人的整体结构进行了设计,对机器人的吸附结构进行了计算和仿真。对机器人进行动力学分析,验证驱动力矩的计算结果。对机器人进行动力学仿真,确定驱动机构输出转矩的平稳性。通过实验验证了机器人能够在塔筒表面安全稳定地运行。     

气驱爬壁机器人设计与计算

本文通过对爬壁机器人技术国内、外现状的分析，探讨了水冷壁管爬壁机器人在行走方式、吸附方式和推动方式的设计思路，介绍了步进电磁吸附气动机器人的工作原理，并对吸附电磁铁进行了设计和计算。     

气控式水下机器人建模与动态性能分析

为了填补民用浅海领域水下机器人产品的空白,提出并设计一种基于气控技术的水下探测机器人。该机器人装备了水下摄像头,可以使用于近海养殖行业对水下环境和鱼类生长情况进行实时监控。水下机器人运动时要求具备稳定的动态性能,而水下工作环境多变,会使机器人运动精度受到影响。针对该机器人潜浮过程设计一个闭环控制系统,通过动态反馈来纠正速度偏差。介绍了该闭环控制系统的组成和工作原理,在此基础上推导了系统各部分的传递函数和总传递函数,并采用PID校正调节系统参数,从而确保了系统的可行性和稳定性。     

船体表面附着物清洗技术的研究及应用

鉴于船体表面海洋附着物对船舶航行的重要影响,针对国内外船体清洗相关技术及应用进行了全面分析。详细介绍了目前船坞清洗和水下清洗所采用的各种方法,包括刮铲技术、喷砂技术、转刷技术、声场技术、高压和超高压水射流技术、磨料水射流技术、淹没型空化水射流技术,并对比了各技术的优缺点。刮铲技术不再是主要清洗方式,常作为辅助手段出现。喷砂操作简单,设备成本低廉,但对环境污染严重,危害工人健康。转刷适用于软质生物的清洗,而对搁板状生物难去除。磨料水射流和声场技术由于存在技术难点,仍需进一步研究。高压水射流清洗高效,但安全操作需要专业培训,且二次返锈问题严重。超高压成套清洗设备能很好地解决返锈问题和废水废渣的回收。但这些清洗技术普遍会对船舶的基底涂层产生破坏,由此强调了空化水射流低压时的强侵蚀作用和不会破坏软质涂层的技术特点,突出了水下清洗的优势和必要性。最后,总结了超高压大功率的船坞清洗特点,提出了以淹没型空化水射流技术为主,多种技术相结合的船体水下清洗成套设备的发展趋势,从而实现低能耗、无破坏、绿色环保的船体污损清洗。     

油烟管道清洗机器人设计

文章在油烟管道清洗机器人的机械结构设计的基础上,重点研究了基于单片机控制的油烟管道清洗机器人的开放式控制系统,完成了清洗机器人的控制策略和控制系统的软硬件结构的实现.通过运动控制模块,避障检测模块、视频监控、遥控模块的设计,完成了变位履带式移动装置驱动、管道内壁喷淋冲洗及视频监控工作任务.该机器人结构简单、控制灵活,系统工作稳定,为油烟管道清洗机器人监控自动清洗技术的进一步研究提供了平台.     

基于超声法清洗的管道蛇形机器人研究

针对输油管道内壁滞留物难以清理的问题，设计以STM32单片机为控制核心的基于超声法清洗的管道蛇形机器人。利用超声波原理降低管道内壁污垢的附着力，同时通过机械旋转式吸油装置清除油污，达到超声波-机械式双重清洁的效果。利用多种传感器、电机和舵机的相互配合，实现机器人在变管径管道内自移动。进行正交试验、MATLAB仿真以及数理计算分析。结果表明：该机器人能有效清洁管道内壁污垢，具有良好的可操作性和可拓展性，为实现管道内壁远程的清洁和提高油气运输量提供参考。     

一种基于磁力吸附的焊缝打磨爬壁机器人设计

设计一种新型的船体爬壁机器人,用来对大型轮船侧壁的焊缝进行打磨,改变了依靠人力打磨作业的方式,不仅提高了工作效率,而且大大降低了安全事故的发生。该机器人包括行走机构、吸附机构和焊缝打磨执行机构。针对爬壁机器人在不同的极限工况下,建立静力学模型,分析爬壁机器人出现滑移失效、横向倾覆失效、纵向倾覆失效、脱离失效时的极限磁吸附力。使用Ansys Electronics Desktop-Maxwell对永磁体进行仿真和结构优化,使之满足所需的磁吸附力。搭建出样机后,对机器人进行性能测试、磁吸附力测试和焊缝打磨测试。结果表明：该机器人不仅焊缝打磨效果好,而且工作性能稳定。     

船舶喷涂机器人扇形喷嘴内射流模拟对比分析

通过对目前船厂船体喷涂工艺的分析,设计船舶喷涂机器人射流系统原理结构。扇形喷嘴是机器人喷涂新方案的关键部件,其内部流场特性的研究非常重要。以船厂目前常用的4种扇形喷嘴为例,应用CFD手段,根据流体理论建立数学模型,并根据应用现场实际,简化了物理模型,分别进行4种扇形喷嘴腔体内流场的数值模拟,并对比分析了4种扇形喷嘴轴心线上的压力变化曲线和速度变化曲线,得到4种扇形喷嘴各自的特性,为后续船舶喷涂机器人扇形喷嘴深度模拟提供参考。     

船体外板成形自动加工系统与关键技术研究

针对船体外板自动加工问题,设计了一种水火弯板自动加工系统,并对系统中的关键技术进行了研究。该自动加工系统采用龙门式5轴联动设计,从而满足大曲率外板的加工需求。此外在三维激光测量技术的基础上,通过坐标系变换、轨迹规划和5轴控制量计算方法,实现外板曲面的定位和加工。实验测试结果表明:该系统能代替工人进行实际的外板成形加工工作,具有一定的实际应用价值。     

基于PLC的对称式爬壁机器人的设计

针对壁面作业的特殊性,爬壁机器人必须具备吸附和移动两个基本功能,设计了一种气压驱动、真空吸附、灵活移动的对称式爬壁机器人。该机器人主体部分由有机玻璃构成,既可以减少机器人的质量又可以增加机器人的整体刚度;主要部件是气缸和真空吸盘,采用三菱FN系列PLC控制,由X方向和Y方向上的主气缸及Z方向上的副气缸相互配合完成本体移动、吸盘组吸附和脱离及其他辅助功能。通过对机器人的整体控制实现机器人作业,可降低人工工作的劳动强度,防止工人在壁面作业时出现安全事故。     

基于CFD的粗糙度及污损附着对船舶阻力的影响

目的研究船体表面粗糙度及污损附着在不同航速下对航行阻力的影响。方法参考船体粗糙表面条件下的阻力估算方法,并通过目检法对船舶污底分级,由船体附着的生物类型判断此时污损附着的严重程度。划分三种不同的船体表面条件,对应建立三种模型,采用计算流体力学(CFD)方法,使用FLUENT软件进行数值模拟。将仿真结果与经验结论进行对比,分析阻力的增长情况与阻力性质。结果船体表面条件越差,增加的航行阻力越大。同一表面条件下,增加的航行阻力随航速的增大而增大。在粗糙度(包含轻度污底)和中度污底情况下,增加的航行阻力主要为摩擦阻力;重度污底情况下,增加的航行阻力不再以摩擦阻力为主,粘压阻力、兴波阻力所占比例会增大。结论在重度污底的情况下,经验推荐的摩擦补贴系数已不适用于实际情况,数值模拟方法的计算结果可供参考。通过降低航速来减少增阻适用于任何表面条件。