立式金属罐容积检定爬壁机器人本体设计.doc

类 √ 类 √学历硕士 □同等学力 别 □工程硕士 硕 士 学 位 论 文  论文题目 立式金属罐容积检定爬壁机器人本体设计 学科专业 检测技术与自动化装置 作者姓名 张立国 指导教师 佟仕忠 教授 2010年5月 学 校 代码： 10148 学 号： 01200702140425 密 级： □无 □加密 学 院 信息与控制工程学院 入 学 时 间 2007.9 论文起止时间 2009.5~2010.5 答 辩 时 间 2010.6 研究成果声明 本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。据我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得辽宁石油化工大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示谢意。 特此申明。 签 名： 日期： 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解辽宁石油化工大学有关保留、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的,复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（必威体育官网网址学位论文在解密后适用本授权书）。 签 名： 日期： 导师签名： 日期： 辽宁石油化工大学硕士学位论文 PAGE III 立式金属罐容积检定爬壁机器人本体设计 摘 要 立式金属罐容积检定爬壁机器人是一种对大型立式金属罐进行自动化检测的装置。开发的目的主要是解决当径向偏差测量仪对大型立式金属罐容积进行检定时，需用一个载体小车来为其携带检测标尺的问题。本课题是由辽宁石油化工大学与中国第一计量站共同合作开展的。为了实现对大型立式金属罐容积的检定任务，针对立式金属罐容积检定爬壁机器人做了如下设计工作： 首先，概要介绍了爬壁机器人相关领域和研究现状及其未来的发展方向。设计了爬壁机器人的整体结构，选择与分析了爬壁机器人的吸附方式，并且着重阐述了各种磁路的优缺点。最终确定爬壁机器人的吸附方式为非接触的永磁吸附方式，对其稳定性与磁吸附力之间的关系做出了相应分析。 其次，经过对爬壁机器人运动方式的分析，确定采用四轮驱动方式作为其运动方式。在对电机的驱动能力以及力学、运动学做出相应的分析后，建立了机器人的动力学和运动学模型。综合考虑后完成了爬壁机器人本体机械结构的整体设计。 再次，对爬壁机器人控制系统的运动模块、倾角模块、电源模块等硬件模块做出系统的设计和说明，并给出了相应的软件程序。在此基础上，运用PID控制算法实现对爬壁机器人运动姿态变化的控制调节。同时对爬壁机器人的运动能力、越障能力、负载能力等主要性能进行了实验验证。实验结果表明，研制的爬壁机器人具有负载能力强、移动平稳、速度可调和纠偏能力强等特点，其各项性能指标都达到了设计的预期要求。 最后，对所作研究和主要工作进行总结，并对今后的研究方向做出了展望。 关键字：爬壁机器人，永磁吸附，四轮驱动，倾角传感器，PID控制器 Design on a Wall-Climbing Robot Body for Measurement Volume of Vertical Metal Tank ABSTRACT The Volume testing of vertical metal tank wall-climbing robot is a kind of large-scale automated meaurement equipment. The main purpose of development it use a car to carry radial deviation ruler in the measuring volume of large vertical metal tank by the radial deviation equipment. This issue is collaborated by the Liaoning Shihua University The First