管道清灰机器人设计

摘 要
本文针对金属冶炼厂的烟气管道清灰作业，提出采用履带式管道清灰机器人的作业方案。根据该方案，进行了管道清灰机器人结构设计和运动仿真，利用三维参数化造型软件Pro/E建立了该机器人的虚拟样机，模拟机器人的实际运动状态，通过模拟和分析，寻求管道清灰机器人的合理结构，验证了方案和结构设计的和理性，得到烟气管道清灰作业机器人的合理设计方案。
在本文中:
1、简要阐述了管道机器人技术及其国内外发展现状和趋势。提出了本课题管道清灰机器人的设计方案。
2、利用Pro/E工程软件，建立了管道清灰机器人基于特征的参数化模型，以此为基础建立了该机器人的虚拟样机。
3、基于Pro/E对管道清灰机器人进行了运动仿真，验证了管道清灰机器人方案结构设计和运动分析的合理性和正确性，为机器人的后续研究打下了坚实的基础。

关键词: 管道清灰机器人 结构方案 运动学仿真 Pro/E
目 录
1. 绪 论 1
1.1 机器人的发展综述 1
1.1.1 机器人定义 1
1.1.2 我国科学家对机器人的定义 1
1.1.3 机器人发展简史 2
1.2 管道机器人概述 4
1.2.1 国外管道机器人发展现状 4
1.2.2 国内管道机器人发展现状 4
1.3 管道清灰机器人系统概述 5
1.3.1 管道清灰机器人驱动方式 5
1.3.2 管道清灰机器人操作臂设计要求 6
1.3.3 管道清灰机器人行走机构设计 6
1.3.4 管道清灰机器人系统组成 7
2. 管道清灰机器人本体结构的设计和三维模型的建立 8
2.1 PRO/ENGINEER软件的介绍 8
2.1.1 Pro/E的系统特征 8
2.1.2 Pro/Engineer主要模块介绍 9
2.2 管道清灰机器人本体结构三维模型的建立 11
3. 管道清灰机器人运动学分析 23
3.1 机器人操作臂类型选择 23
3.2 铲斗转角差及卸载角分析 25
3.3 机器人操作臂自由度 26
3.4 操作臂死点分析 26
4. 管道机器人运动机构仿真 29
4.1 铲斗铲灰 29
4.2 铲斗举升 31
4.3 铲斗旋转 32
结 论 34
致 谢 35
参考文献 36