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飞机蒙皮检测机器人的吸附系统设计与研究

作　者: 吕鑫
导　师: 王从庆
学　校: 南京航空航天大学
专　业: 精密仪器及机械
关键词: 爬壁机器人 真空吸附 吸附结构 动态切换 吸附适应性
分类号: TP242
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 3次
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内容摘要


爬壁机器人在各行业具有良好发展前景，但是飞机蒙皮检测爬壁机器人尚处于研究阶段。为了研制一种飞机蒙皮检测机器人平台，并对平台的吸附性能和运动策略进行分析研究，本文将以蒙皮检测机器人的吸附系统为切入点进行设计与研究。首先本文介绍了现有的爬壁机器人的吸附方式，归纳了不同吸附方式的优缺点，同时阐述了应用于蒙皮检测的爬壁机器人的发展现状以及研究难点。针对蒙皮检测爬壁机器人平台的应用要求，对吸附、移动及整机方案进行了系统的选型，并设计了十字型和双框架型两种设计方案，进行了优劣的分析和对比。在此基础上进一步分析了机体工作的曲度条件和附着条件。设计了双框架型真空吸附式爬壁机器人的吸附结构，采用真空技术等理论知识分析了有效面积、有效抽速、流导、泄漏等影响机体吸附能力的主要因素。通过实验对吸盘漏率进行了研究，得到了三种情况下的吸盘在不同压力下的漏率数值，分析了真空吸附系统吸盘漏率和压力的关系。提出了一种有效的吸盘动态漏率实验分析方法，为真空吸附系统的器件选型以及吸附性能的分析对比提供了一条更加直观的途径。此外，进一步研究了真空吸附系统的吸附和释放过程，对吸附和释放过程中吸盘内的压力变化进行了理论分析，并通过实验进行了验证。比较了真空吸附系统的动态切换过程，分析了两种切换策略各自的优劣，为研究真空吸附式爬壁机器人的步态特性和安全特性提供了有效的参考.最后，进行了蒙皮检测机器人样机的整体实验，检测了机体的负载性能、步态性能以及壁面吸附适应性，验证了蒙皮检测机器人样机方案的实用可行性。

全文目录


摘要  4-5
Abstract  5-11
注释表  11-13
缩略词  13-14
第一章 绪论  14-28
  1.1 课题研究背景、目的和意义  14-15
  1.2 爬壁机器人国内外研究发展概况  15-24
  1.3 飞机蒙皮检测机器人研究现状  24-26
  1.4 飞机蒙皮检测机器人研究难点  26-27
  1.5 本文主要研究内容  27-28
第二章 蒙皮检测机器人平台机构设计与研究  28-43
  2.1 引言  28
  2.2 吸附系统设计  28-34
    2.2.1 吸附方式选择  28-29
    2.2.2 真空吸附系统的吸附原理  29-30
    2.2.3 吸附系统硬件选择和设计  30-34
  2.3 整机结构设计  34-38
    2.3.1 移动方式选择  34-35
    2.3.2 结构方案  35-38
  2.4 机体工作和稳定条件研究  38-42
    2.4.1 曲度工作范围  38-39
    2.4.2 附着条件及力学分析  39-42
  2.5 本章小结  42-43
第三章 蒙皮检测机器人平台的吸附特性分析与研究  43-54
  3.1 引言  43
  3.2 真空吸附系统的构成  43-44
  3.3 真空吸盘吸附有效面积研究  44-46
  3.4 真空吸附系统的性能因素  46-48
    3.4.1 真空吸附系统的有效抽速  47
    3.4.2 真空吸附系统的泄漏量  47-48
  3.5 真空吸附系统性能的实验研究方法  48-53
    3.5.1 真空吸附系统漏率与压力关系  48
    3.5.2 真空吸附系统动态实验装置  48-49
    3.5.3 真空吸附系统漏率与压力关系实验验证  49-52
    3.5.4 真空吸附系统性能的分析方法  52-53
  3.6 本章小结  53-54
第四章 蒙皮检测机器人平台吸附状态及切换研究  54-66
  4.1 引言  54
  4.2 真空吸附系统吸附释放时间研究  54-57
    4.2.1 吸附与释放时间的理论研究  54-55
    4.2.2 吸附与释放时间的实验研究  55-57
  4.3 真空吸附系统吸附力研究  57-60
  4.4 真空吸附系统切换策略  60-61
  4.5 真空吸附系统切换实验研究  61-64
    4.5.1 直接切换实验  62-63
    4.5.2 过渡切换实验  63-64
  4.6 本章小结  64-66
第五章 蒙皮检测机器人平台整体实验  66-75
  5.1 引言  66
  5.2 蒙皮检测机器人样机整机综合实验  66-74
    5.2.1 蒙皮检测机器人样机负载能力实验  67-70
    5.2.2 蒙皮检测机器人样机步态实验  70-71
    5.2.3 蒙皮检测机器人样机环境吸附适应性试验  71-74
  5.3 本章小结  74-75
第六章 总结  75-77
  6.1 本文的主要工作  75-76
  6.2 存在问题和将来主要工作  76-77
参考文献  77-81
致谢  81-82
在学期间科研成果  82

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中图分类: > 工业技术 > 自动化技术、计算机技术 > 自动化技术及设备 > 机器人技术 > 机器人
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