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《上海大学》 2003年
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细小工业管道群管束间狭窄空间检测机器人系统的研究

李旻  
【摘要】:核电是和平利用核能的典范,蒸汽发生器是核电厂的关键设备,“细小工业管道群管束间狭窄空间检测机器人系统(简称管间机器人系统)的研究”是应蒸汽发生器传热管自动化检查的需要而开展的,本项目是国家自然科学基金重点资助项目——“面向管道检测的多微机器人移动、控制、协调及集成技术”(编号:69889501)的子课题。本文对用于蒸汽发生器传热管外表面检测的机器人技术进行了有益的、积极的探索,成功研制了一套面向蒸汽发生器传热管检测的管间机器人样机系统。 管道机器人是特种机器人技术研究的一个热点,目前管道机器人的研究工作主要集中在管内机器人上,管外机器人的研制由于没有管道内封闭圆柱面的导向或支撑作用而显得更加困难。目前国内尚无自主研制的用于蒸汽发生器传热管检测的实用化机器人问世,传热管的日常检查维护工作主要还是由人工来完成。传热管管束间隙非常狭窄,这使得传热管管间的检查工作异常困难,工人工作环境恶劣,劳动强度很大。 本文首先介绍了压水堆核电厂的工作流程、蒸汽发生器的结构、作用及在役检查,对面向管道检测的机器人的国内外研究状况进行了调研,分析了实现蒸汽发生器传热管束外表面自动化检查的机器人的基本性能要求,提出了针对实际工况的管间机器人系统方案。 微型摄像头的横向移动是实现管束间检查的关键。本文提出了用伸缩模块将装载微型摄像头的小车送入每排管束间隙中检查的方法,研制了伸缩模块,实现了检查装置的横向移动功能。对柔性钢带进行了受力分析,建立了管间小车着地前柔性钢带的挠曲线微分方程,并将其线性化后求出了挠曲线微分方程的通解,对管间小车的着地点位置和运动状态变化过程进行了理论分析。 通过研究,本文提出了3-CSR并联平台式机器人结构形式,建立了3-CSR并联机构模型,用矢量代数方法对其进行了运动学位姿正反解分析,推导出了求解的方程组,给出了样例计算结果。提出了用微小型3-CSR并联机构来调整微型摄像头位姿的方法。对SMA双程驱动器进行了分析比较,研制了用偏动式SMA双程驱动器驱动的微小型3-CSR并联机构,设计了偏动式SMA双程驱动器,确定了SMA弹簧和偏压弹簧的参数,实现了微型摄像头的位姿调整,扩大了视频检查的范围。 管间机器人自身位置的确定是其正常工作的基础。本文提出了采用定位模块,借助传热管外表面实现管间机器人在蒸汽发生器中定位的方法。研制了一套主要由一个丝杆螺母机构、两个对称的滑杆曲柄机构和两个对称的平行四边形机构组成的定位模块,高效可靠地实现了机器人的定位。用全微分法对定位模块的 细小工业管道群管束间狭窄空间检测机器人系统的研究 误差进行了分析,给出了机构的位置误差与原动件位置误差和构件长度误差的关 系,为构件的公差确定提供了理论依据。 本管间机器人的控制系统由两级计算机组成。上位PC机履行显示监控功能。 上、下位机间通过RS一232C总线串行通信。下位机系统由AT89C51型单片机和 外围的逻辑、驱动电路组成,包括单片机单元、通信接口单元、步进电机控制单 元、直流电机控制单元、并联机构控制单元、光隔与驱动单元和位置检测信号处 理单元。对纵向移动平台在每个管子中心距行程上的速度模糊控制系统进行了研 究。 针对缺陷检测,本文对管间机器人的视频检查系统进行了研究,提出了一种 根据管间视频检查图像对各区域进行评价的灰色评价方法,给出了评价样例。该 评价方法定性与定量分析相结合,以定量分析评价为主,把评价人员提供的分散 信息归纳成确切的评价值,能吸收各类基层信息做出高层次系统综合,比常用的 求和、求平均值法更符合客观实际,并根据该评价原理用VB编制了灰色评价程 序。 在以上各项研究工作的基础上,研制了一套面向蒸汽发生器传热管检测的管 间机器人实验系统,在蒸汽发生器传热管和管板的模拟平台上用该样机进行了管 间的自动化检查的实验,达到了研究目标。 最后根据实验结果将本管间机器人样机与国内外同类研究进行了对比,对本 文的研究工作和创新点进行了总结,并对后续研究进行了展望。 本管间机器人中有特色的三项技术己申请国家专利。
【学位授予单位】:上海大学
【学位级别】:博士
【学位授予年份】:2003
【分类号】:TP242

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【引证文献】
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1 李旻;章亚男;龚振邦;;核电站热交换器传热管外部检测机器人的研制[J];华南理工大学学报(自然科学版);2011年08期
2 曹文辉;李敏;吕仲光;杭惠民;;管束环境下特种机器人研究与应用现状[J];石油化工设备;2011年06期
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1 薛勇;基于可控锁止机构的伸缩式微管道机器人研究[D];国防科学技术大学;2010年
2 程向丽;翻转式炉膛清灰机器人的设计[D];天津大学;2012年
【参考文献】
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1 赵文金,高棣华;蒸汽发生器传热管裂纹扩展性质的确定[J];核动力工程;1990年01期
2 张富源;蒸汽发生器管子-管板接头设计的计算方法[J];核动力工程;1993年04期
3 甘建衡;秦山核电二期工程蒸汽发生器的设计特点[J];核动力工程;1995年01期
4 张富源;;蒸汽发生器存在的主要问题与对策[J];核动力工程;1996年01期
5 丁训慎,杨宝初;大亚湾核电站蒸汽发生器传热管的涡流检查[J];核动力工程;1999年05期
6 鲁志强,熊贤良;对我国核电产业发展战略和政策的建议[J];核动力工程;2000年01期
7 唐辉;世界核电设备与结构将长期面临的一个问题——微动损伤[J];核动力工程;2000年03期
8 饶贤明,杜向阳;蒸汽发生器泄漏率监测[J];核动力工程;2000年06期
9 张力;核安全文化的发展与应用[J];核动力工程;1995年05期
10 丁训慎;核电站蒸汽发生器在役检查训练模型及其培训[J];核动力工程;1997年02期
【共引文献】
中国期刊全文数据库 前10条
1 薛松柏,吕晓春,董健,郭克珺;TiNi合金连接技术的研究现状及发展趋势[J];焊接;2003年11期
2 宋欣;3-RPS并联平台焊枪摆动机构的应用分析[J];焊接;2004年04期
3 林原胜;王加庆;张德奎;汤华鹏;;船用核动力SGTR事故安全分析[J];核安全;2005年04期
4 崔实,张连斌,霍刚;变频在线型直流系统监测装置的研究[J];华北电力技术;1997年09期
5 刘春阳;金学奇;程文刚;;基于Bezier曲线模型的移动机器人路径规划算法[J];华北电力大学学报;2006年04期
6 王爱民,高铁红,史庆国;壁面机器人控制系统设计[J];河北工业大学学报;1999年06期
7 张顺心,宋开峰,范顺成;基于并联球面机构的太阳跟踪装置研究[J];河北工业大学学报;2003年06期
8 范顺成,韩书葵,谷慧茹;两足步行机器人并联腿机构的稳定性分析[J];河北工业大学学报;2004年01期
9 韩永梅,丁坤英,马会娜,林晓娉;Cu-Al-Mn-Zn-Zr合金的显微组织及其形状记忆效应[J];河北工业大学学报;2004年03期
10 岳建锋,范顺成,张顺心;基于SPS型Stewart平台的两足步行器腿机构设计及仿真[J];河北工业大学学报;2004年05期
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1 崔博文;陈剑;陈心昭;;工业机器人在噪声测量上的应用研究?[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年
2 王云;;载货车传动轴的布置与验算[A];“2011西部汽车产业·学术论坛”暨四川省汽车工程学会四届第九次学术年会论文集[C];2011年
3 阮久宏;荣学文;吴三友;;凿岩机器人液压系统ADRC控制器设计与仿真[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
4 孙立宁;刘彦武;曲东升;李长峰;;靶定位并联机器人控制研究[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
5 孙立宁;李长峰;曲东升;刘彦武;;ICF精密并联机器人系统的研制[A];第二十六届中国控制会议论文集[C];2007年
6 胡英;吴德烽;;一种柔性检测机器人的运动学研究[A];第二十七届中国控制会议论文集[C];2008年
7 方浩;李路;贾睿;窦丽华;;考虑地面影响因素的轮式机器人轨线跟踪控制联合仿真[A];第二十九届中国控制会议论文集[C];2010年
8 张豫南;王双双;张健;宋杰;;基于虚拟样机的全方位移动平台运动控制研究[A];中国自动化学会控制理论专业委员会C卷[C];2011年
9 杨阳;陈宗海;张海涛;;复杂系统仿真的前端智能化综述[A];'2003系统仿真技术及其应用学术交流会论文集[C];2003年
10 李占松;刘文利;;TSD-25 DAM发射机的调制编码器理论及一例特殊故障处理方法[A];2007第二届全国广播电视技术论文集2(上)[C];2007年
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1 吴健荣;蒸汽发生器检修机器人样机研制及其关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2009年
2 贺士晶;核动力装置参数优化设计[D];哈尔滨工程大学;2010年
3 常艳艳;水下运载器对接装置虚拟仿真系统关键技术研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
4 李晚龙;六自由度Stewart平台分散智能控制研究[D];哈尔滨工程大学;2010年
5 孙建;基于外骨骼机器人技术的人体手臂震颤抑制关键技术研究[D];中国科学技术大学;2010年
6 梁桥康;特殊应用的多维力/力矩传感器研究与应用[D];中国科学技术大学;2010年
7 杜娟;高精度电子组装设备中智能材料驱动器的建模与控制研究[D];华南理工大学;2010年
8 张克涛;变胞并联机构的结构设计方法与运动特性研究[D];北京交通大学;2010年
9 谢小林;基于电阻法碳布增强环氧树脂复合材料损伤自诊断的研究[D];武汉理工大学;2010年
10 郑华升;树脂基碳纤维智能层的功能特性及其机理研究[D];武汉理工大学;2010年
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1 汪步云;水下作业机械手抓取力伺服控制的研究[D];安徽工程大学;2010年
2 户燕会;工业机器人的工作空间和误差补偿的分析与仿真[D];河南理工大学;2010年
3 雷云云;基于被动式四足机器人的运动学及动力学分析[D];山东科技大学;2010年
4 詹峰;井下煤仓清仓机器人机械臂结构设计与新型清仓技术研究[D];山东科技大学;2010年
5 郑灿东;输电线路除冰机器人控制系统的研究[D];山东科技大学;2010年
6 张祖华;2-PPa移动并联机构运动学设计[D];浙江理工大学;2010年
7 郭大杰;3-PRRRR移动并联机构自由度、约束奇异和运动学分析[D];浙江理工大学;2010年
8 王立;面向非结构化地形的六足步行机器人运动规划研究[D];浙江理工大学;2010年
9 耿东山;基于蚁群算法的机器人全局路径规划[D];郑州大学;2010年
10 娄玉冰;基于“最优激励轨迹”的工业机器人动力学参数辨识研究[D];郑州大学;2010年
【同被引文献】
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1 杨佩兰;用分析力学的方法推导以广义坐标表示的虚功原理[J];邯郸职业技术学院学报;2001年02期
2 甘建衡;秦山核电二期工程蒸汽发生器的设计特点[J];核动力工程;1995年01期
3 丁训慎,杨宝初;大亚湾核电站蒸汽发生器传热管的涡流检查[J];核动力工程;1999年05期
4 冉小东;陈世利;曾周末;李笃一;宋建河;艾民连;高振波;褚军;;一种用于热媒炉炉膛内清灰爬壁机器人设计[J];化工自动化及仪表;2010年08期
5 陈正文;薛胜雄;王永强;朱华清;;高压清洗机的国际水平标志[J];清洗世界;2006年08期
6 张伟;陈宁;彭伟;肖东;;凝汽器在线清洗机器人[J];华中电力;2008年02期
7 王殿君;李润平;黄光明;;管道机器人的研究进展[J];机床与液压;2008年04期
8 陈厉仁;;世界核工业机器人发展现状[J];机器人技术与应用;1994年06期
9 毕德学,邓宗全;管道机器人[J];机器人技术与应用;1996年06期
10 王越超;;我国危险作业机器人研究开发取得新进展[J];机器人技术与应用;2005年06期
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1 何斌;医用微型机器人动力学建模及其行为智能控制研究[D];浙江大学;2001年
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1 冉小东;四轮吸附式清灰爬行机器人的研究与设计[D];天津大学;2010年
2 胡宇川;偏瘫上肢复合运动康复训练机器人的研制[D];清华大学;2004年
3 宋岩;一种尺蠖式爬行机器人的研究[D];重庆大学;2007年
4 张于;热媒炉炉膛清灰除垢机器人系统设计[D];天津大学;2009年
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1 王志强;内孔表面光整加工装置的设计及实验研究[D];太原理工大学;2012年
【二级参考文献】
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1 张力;人因失误心理背景与核电站安全[J];核动力工程;1992年05期
2 张富源;蒸汽发生器管子-管板接头设计的计算方法[J];核动力工程;1993年04期
3 丁训慎,杨宝初;大亚湾核电站蒸汽发生器传热管的涡流检查[J];核动力工程;1999年05期
4 丁训慎,李苏甲;压水堆核电站蒸汽发生器的机械清洗[J];核动力工程;1994年04期
5 黄芳芝,郑福裕;核电厂应急操作规程的几个问题[J];核动力工程;1995年03期
6 丁训慎;核电站蒸汽发生器在役检查训练模型及其培训[J];核动力工程;1997年02期
7 刘松宇,徐济,徐明;蒸汽发生器二次侧 ~(16)N 迁移时间的计算模型[J];核动力工程;1998年02期
8 叶东,车仁生;仿人多关节坐标测量机的数学建模及其误差分析[J];哈尔滨工业大学学报;1999年02期
9 王梅,王恒栋,周之豪;信息论与水利建设项目的灰色系统评价[J];河海大学学报;1997年05期
10 周寿康,丁训慎;蒸汽发生器二次侧清洁度的视频检查[J];核科学与工程;1995年04期
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1 李仕华,黄真;新型三维移动3-RRUR并联平台机构及其位置分析[J];机械设计;2005年08期
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3 陈文;毛立民;;并联构型四履带足机器人的越障特性分析[J];机械设计与研究;2006年06期
4 姜铭;孙钊;秦康生;朱望东;;混联机器人的分析与研究[J];制造业自动化;2009年01期
5 赵铁石;于海波;戴建生;;一种基于3-RSS/S并联机构的踝关节康复机器人[J];燕山大学学报;2005年06期
6 刘树青,吴洪涛;一种新型起重机器人的运动学分析与应用[J];河北科技大学学报;2004年02期
7 姚巍;蔡坤;李永战;;机器人实时远程控制系统设计与实现[J];科技信息(学术研究);2007年36期
8 李旻;;微小型3-CSR并联机构形状记忆合金驱动器的设计[J];机械与电子;2009年12期
9 方天培;建筑用机器人可行性论证会在京召开[J];机器人;1987年06期
10 ;美航空航天局将再次试验丹蒂机器人[J];机器人情报;1994年02期
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1 范顺成;张顺心;谷慧茹;韩书葵;;两足步行机器人并联腿机构的步态及轨迹规划的研究[A];第十四届全国机构学学术研讨会暨第二届海峡两岸机构学学术交流会论文集[C];2004年
2 王瑶;高长青;王刚;肖苍松;杨明;李佳春;王加力;;术中经食管超声心动图在全机器人房间隔缺损修补术中的作用[A];中华医学会第七次全国胸心血管外科学术会议暨2007中华医学会胸心血管外科青年医师论坛论文集心血管外科分册[C];2007年
3 张思明;;微特电机在机器人中的应用与发展[A];'2001第六届中国小电机技术研讨会论文集[C];2001年
4 肖海荣;周应兵;周风余;苏学成;李贻斌;;基于插补算法的大型喷浆机器人轨迹规划[A];2001中国控制与决策学术年会论文集[C];2001年
5 钱炜;樊堂堂;;机器人的机电一体化设计[A];第十三届全国机构学学术研讨会论文集[C];2002年
6 黄进;汪洋;马孜;刘滨春;;一种航空发动机整体叶盘在线检测新技术[A];2009年中国智能自动化会议论文集(第五分册)[东南大学学报(增刊)][C];2009年
7 何发昌;全小平;;机器人发展概况与展望[A];中国电子学会第七届学术年会论文集[C];2001年
8 孟凡义;臧泳霈;;铁路提速、重载货车工艺装备的核心技术——转向架保持环检测机器人[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年
9 崔嵬;强盛;高晓智;;人工内分泌系统研究及应用[A];第25届中国控制会议论文集(中册)[C];2006年
10 鲁京立;卜春光;;轮-腿复合移动机器人构型控制及越障策略[A];2009全国虚拟仪器大会论文集(二)[C];2009年
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1 冬冬;看看自动化机器人在包装业中能起多大作用[N];中国包装报;2005年
2 柯杨;仨孩子玩机器人 世锦赛上拿金奖[N];河南日报;2007年
3 靳贤英;“机器人”不能代替正常监管[N];医药经济报;2007年
4 何德功;日本“培养”机器人做家庭好帮手[N];新华每日电讯;2005年
5 本报驻美国记者 张孟军;和机器人面对面[N];科技日报;2005年
6 编译 江鑫;机器人能像婴儿一样感知世界[N];北京科技报;2006年
7 本报记者 吴洣麓;保洁机器人彻底解放家务懒虫[N];北京科技报;2007年
8 冰丘;日本提前预防机器人暴动[N];工人日报;2007年
9 记者 卞晨光;农用机器人靠阳光定时劳作[N];科技日报;2006年
10 记者 钱铮;家务机器人能干,还不会闹“保姆荒”[N];新华每日电讯;2006年
中国博士学位论文全文数据库 前10条
1 李旻;细小工业管道群管束间狭窄空间检测机器人系统的研究[D];上海大学;2003年
2 范良志;串并联HIFU肿瘤治疗原型机的机构设计、运动控制和运动学参数标定[D];华中科技大学;2005年
3 姚蕊;大跨度索并联机构力特性及尺度综合设计研究[D];清华大学;2010年
4 张克涛;变胞并联机构的结构设计方法与运动特性研究[D];北京交通大学;2010年
5 李彬;支链布局对一类三自由度并联机构结构约束及运动学性能的影响研究[D];天津大学;2012年
6 许允斗;基于并联机构理论大型锻造操作机设计与分析[D];燕山大学;2012年
7 丁玲;并联机构拓扑数组综合理论与计算机化研究[D];燕山大学;2012年
8 程世利;并联机构若干基本问题的研究[D];南京航空航天大学;2011年
9 卢普生;高聚物凝胶驱动器及其在机器人中的应用[D];上海大学;2001年
10 张彦斌;少自由度无奇异完全各向同性并联机构型综合理论研究[D];西安理工大学;2008年
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1 许怀友;少自由度并联示教机器人的结构学与运动学设计[D];重庆大学;2004年
2 陈江;扫描电镜载物台定位系统关键技术研究[D];燕山大学;2005年
3 岳扩明;3-RPC并联机构的动力学性能指标分析与仿真[D];燕山大学;2010年
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5 陈茂圣;基于三并联万向腕关节和二并联机构的混联机构的误差研究[D];东北大学;2010年
6 田冠男;一种含非对称主动运动支链的新型并联机构运动学研究[D];天津大学;2005年
7 卫进;基于并联机构新型液压支架的研究[D];太原理工大学;2005年
8 吴筱春;6-PUS并联机器人数字化样机的研究[D];河海大学;2004年
9 刘华生;绳牵引并联机构分析与控制的研究[D];华侨大学;2004年
10 张强;4-RSS+PS+2-RRS并联机构的动力学性能指标分析与仿真[D];燕山大学;2010年
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