随着油罐服役时间的增长,油罐面临着清污、保养的需求。目前,由于人工清洗油罐一方面劳动强度大、危险系数高,另一方面清洗效率低下导致清洗成本居高不下。本文通过调研国内外关于油罐清洗设备的相关研究,旨在研发出一款适用于国内油罐,具有油泥回收、罐底冲洗、爬坡功能的油罐清洗机器人。首先,介绍了罐内作业环境,确定油罐底情况、油泥物理特性和爆炸区域划分,提出了机器人技术指标。介绍了目前清洗机器人常用的驱动方式、移动方式、清洗和回收方式,分析了它们的优缺点。基于比较结果,设计了清洗机器人整机结构方案。其次,根据确定的结构方案,设计了机器人的行走机构、中间执行机构和防爆部分。设计了驱动轮、承重轮、张紧轮和张紧装置,绘制出推污装置和抬升装置简图,设计了清洗回收装置,并进行相关部件的计算选型,最后建立了油罐清洗机器人三维模型。此外,计算了机器人拖缆力、行驶阻力和坡度阻力,基于结果选型液压马达。建立了机器人运动学和力学模型,分析了机器人中心转向时履带接地面的速度大小和机器人受力情况,并校核导向轮轴的强度。建立了机器人爬越引导梯纵向和侧向力学模型,给出了机器人爬越引导梯时各阶段牵引力、坡度角、附着系数之间的关系。分析了机器人依靠引导梯导向板修正方向时牵引力,地面摩擦系数与导向板之间夹角的关系,求得了机器人与引导梯导向板之间的作用力,为引导梯的设计提供了理论依据。最后,研制出清洗机器人样机。完成了机器人平面运动、过孔、清洗回收等实验,测试了机器人的负载能力、转向能力、爬坡能力、越障能力、清洗回收效果。通过上述实验,验证了所研制的油罐清洗机器人基本满足设计要求,为该种机器人实用开发奠定了基础。