【摘 要】
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随着石化行业的快速发展,储油罐作为原油储存装置其容积和数量也在逐渐增加。由于储油罐工作时间长、环境复杂且其罐体易发生凹坑、裂纹等缺陷,会引发安全事故,所以需要定期对储油罐进行检测维护。现有的人工检测方式不仅耗费时间长,而且安全性低,所以有必要研制一种罐体爬壁机器人作为作业平台对储油罐罐体内壁进行自动化检测,这样不仅提高了工作效率,而且安全性更高。本文根据储油罐检测机器人实际应用环境并在国内外爬壁机
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随着石化行业的快速发展,储油罐作为原油储存装置其容积和数量也在逐渐增加。由于储油罐工作时间长、环境复杂且其罐体易发生凹坑、裂纹等缺陷,会引发安全事故,所以需要定期对储油罐进行检测维护。现有的人工检测方式不仅耗费时间长,而且安全性低,所以有必要研制一种罐体爬壁机器人作为作业平台对储油罐罐体内壁进行自动化检测,这样不仅提高了工作效率,而且安全性更高。本文根据储油罐检测机器人实际应用环境并在国内外爬壁机器人研究现状的基础上,设计了一种双体式储油罐检测爬壁机器人。研究的主要内容如下:（1）考虑储油罐内部环境的复杂性和爬壁机器人的功能设计要求,提出爬壁机器人整体结构设计方案,并完成爬壁机器人的行走机构、吸附装置及过渡机构等设计。（2）磁路设计与磁吸附装置优化。在分析常见磁路优缺点基础上,设计了一种新型双层Halbach磁路,并对磁吸附装置进行优化;进而对磁吸附装置不同工作间隙下的磁吸附力进行分析,得到磁吸附力随工作间隙变化曲线,确定爬壁机器人的有效工作间隙;随后对爬壁机器人壁面过渡时磁吸附力随旋转角变化情况进行了仿真分析,得到壁面过渡时磁吸附力随旋转角变化的调整规律,为爬壁机器人壁面过渡磁吸附力控制奠定基础。（3）爬壁机器人运动分析。通过静力学分析,得到爬壁机器人的安全吸附力。在保证安全吸附力的前提下,对爬壁机器人运动状态、壁面过渡进行受力分析,得到爬壁机器人的驱动要求。进一步研究爬壁机器人越障过程,得到越障高度和越障角的关系。（4）虚拟样机仿真分析与验证。基于双体爬壁机器人的三维实体模型,建立其虚拟仿真模型,并对爬壁机器人全向运动、壁面过渡以及越障等工作状态进行仿真分析。仿真结果验证了壁面过渡时磁吸附力随旋转角变化的控制策略,同时表明双体爬壁机器人结构的合理性和可行性。（5）双体爬壁机器人的控制系统初步探索。结合双体爬壁机器人的功能,提出了整体控制方案,在此基础上选用STM32F103C8T6单片机作为主控单元,并设计驱动电机控制模块和电源电压转换模块。
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