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题名阀厅钢结构清扫机器人设计
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作者
汪旭旭
郑涵钰
姚斌
杜轩
李响
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机构
三峡大学机械与动力学院
国家电网有限公司特高压建设分公司
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出处
《工程设计学报》
北大核心
2025年第4期438-451,共14页
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基金
国家自然科学基金资助项目(52475267)。
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文摘
针对换流站阀厅顶部复杂钢结构人工清扫过程中存在的作业效率低、安全风险高等问题,基于公理设计理论提出了一种以分体式多单元结构与抱臂机构为核心的清扫机器人,并通过样机实验验证了其可行性。首先,构建了机器人的功能—结构模型及对应的设计矩阵,利用独立公理确保功能需求的独立性,并结合信息公理优化了设计方案。该机器人的移动单元采用分体式三单元多抱臂结构,能够跨越钢结构上下方的障碍,并能通过转向实现在不同方向钢梁上的行走;清扫单元采用对称分布的三自由度清扫臂,可满足阀厅不同区域的清扫需求。然后,根据阀厅顶部钢结构的实际布局,设计了机器人适应特定场景的越障、转向运动姿态,并设计了完整的运动控制系统。接着,对机器人的关键部件进行了力学分析,同时对显著影响整机性能的部件进行了结构布局分析与拓扑优化,实现了结构的紧凑化与轻量化,进而提高了机器人的运行稳定性。最后,在阀厅顶部钢结构上开展了机器人样机实验。结果表明,该机器人能够稳定地在钢结构上完成越障、转向和清扫任务,其可跨越最大高度为712 mm的障碍,且清扫速度超过100 m^(2)/h。所设计的机器人可有效提升换流站阀厅顶部钢结构的清扫效率与作业安全性,具备良好的工程适用性。
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关键词
换流站阀厅
清扫机器人
公理设计
分体式多单元结构
运动姿态
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Keywords
converter station valve hall
cleaning robot
axiomatic design
split multi-unit structure
motion posture
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分类号
TP242
[自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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