船舶检测过程中爬壁机器人技术的应用

近年来,机器人技术的发展日新月异,不论是在工业领域还是家用智能电器,机器人发挥着越来越重要的作用,船舶工业也不例外。由于大型船舶的结构尺寸大,外船体采用焊接工艺,船体焊缝的缺陷检测是一道重要的检测工序,而传统的人工检测需要进行登高作业,且效率很低,因此,采用爬壁机器人和自动检测技术非常有必要。本文首先介绍磁吸式爬壁机器人的结构和力学原理,在此基础上开发爬壁机器人船舶远程控制系统,并对爬壁机器人的船舶质量检测工具进行了详细介绍,有助于提高现有船舶检测过程的质量和效率。     

船舶爬壁机器人电磁吸附设计分析

针对船舶爬壁机器人吸附力不可调的问题,采用电磁吸附方法,将电磁铁作为吸附装置吸附力来源,并非以往的只将电磁吸附作为辅助吸附,对爬壁机器人进行力学分析并据此设计电磁铁,根据应力张量法建立永磁铁和电磁铁的有限元仿真模型,对比二者的磁力-间距变化情况,结果表明,所设计的电磁铁可以满足安全吸附要求且比永磁铁吸附力稍大;电磁吸附爬壁机器人可根据不同工况调整吸附力大小以适应工作需求。     

坞内船舶外板喷漆爬壁机器人设计

伴随计算机控制技术的高速发展,通过喷漆机器人离线编程的方式来规划喷枪运动轨迹进行喷漆作业已成为现实。本文中设计一种船舶外板喷漆爬壁机器人,以代替人工高空喷漆作业。通过竖直壁面静力学分析,确定负载、单个磁吸附单元磁力与壁面角度之间的关系。通过行走机构分析,研制爬壁机器人样机。结果显示,该机器人搭载喷漆工艺设备满足船舶外板喷漆的工作要求。     

船舶除锈机器人驱动系统设计

介绍了应用在船舶除锈的磁吸附爬壁机器人本体驱动系统的设计,着重阐述了系统的驱动原理和驱动电路。系统以89c51单片机为核心,通过键盘以及通信接口可以方便的控制步进电机带动机器人本体运动,充分发挥了单片机的优势。实验表明,系统电路设计合理,简单实用。     

基于双目视觉的船用爬壁监测机器人

针对船舶因受海水腐蚀而导致船舶使用寿命短、航行性能下降等问题,研发了一种基于双目视觉的船用爬壁监测机器人。首先设计了机器人爬行机构、电控模块、视觉模块、图像处理和传输模块等硬件部分,视觉模块根据不同视角间的物体图像像素匹配关系,运用三角测量原理计算出像素之间的偏移,以此来获取物体三维信息;再对机器人双目视觉系统进行测试和标定,并得到了实物测量物体的坐标值。实验结果证明,船用爬壁机器人能够有效地解决对船体的损伤监测问题,提高了船舶的寿命和安全性,降低了监测成本和时间。     

爬壁机器人助力船舶智能制造

2018年10月11日,江苏连云港,中船重工716研究所技术人员在调试一款爬壁机器人。位于高新区的中船重工716研究所自主研制的除锈爬壁机器人,在武昌船舶公司自动化激光除锈除漆试验中获得成功,改变了国内在船舶涂装机器人系统无成熟产品推广的局面,为我国船舶智能制造业发展提供了保障。     

业内媒体链接

《船海工程》2006年第一期船舶除锈机器人驱动力系统设计邓义斌钟骏杰范世东主要内容：文章介绍了应用在船舶除锈的磁吸附爬壁机器人本体驱动系统的设计,着重阐述了系统的驱动原理和驱动电路。系统以89c51单片机为核心,通过键盘以及通信接口可以方便的控制步进电机带动机器人本体运动,充分发挥了单片机的优势。实验表明,系统电路设计合理,简单实用。     

船用爬壁监测机器人避障行走最优路径规划方法

为了解决传统监测机器人避障行走路径规划方法存在的规划误差大、规划耗时长的问题,本文提出一种船用爬壁机器人避障行走最优路径规划方法。构建爬壁监测机器人路径规划的动力学模型,对机器人行走位姿进行调整。采用栅格法构建监测区域内的机器人行走栅格地图。基于构建的动力学模型,在栅格地图中对监测机器人避障行走路径进行规划。实验结果表明,与传统避障行走路径规划方法相比,所提方法的路径规划结果更加准确,能够实现机器人行走的有效避障。     

一种小型船检水下机器人控制系统

本文主要分析履带式爬壁机器人控制系统。由于船舶表面结构特殊,设计一款履带式吸附机器人应用于船舶检测,可以代替人工在相对狭小空间或危险的环境中进行船体检测工作。通过控制机器人的自由移动,实现测量方法的全方位改进,提高船舶检测效率。     

超声冲击消除高强钢焊接残余应力的数值模拟研究

焊接残余应力会对结构的力学特性带来不利的影响,而超声冲击能较有效地消除大型焊接结构残余拉应力,起到大幅增加结构疲劳强度的作用。该文首先采用热弹塑性方法对超声冲击前的高强钢平板焊接残余应力进行分析,然后采用瞬态动力学方法对焊接残余应力的超声冲击消除进行三维仿真研究,最后对超声冲击前后残余应力的数值计算结果与试验结果进行对比分析研究。由分析结果可知:超声冲击前高强钢平板焊缝附近存在较大的残余拉应力,呈双峰分布;超声冲击后较大的残余拉应力转化为残余压应力;数值模拟结果与试验结果相一致。并且,平板厚度方向的应力经过超声冲击后表现为应力的均匀化。文中研究结果可为高强钢大型焊接结构超声冲击消除残余应力进行合理评估和后续进行相关力学特性研究提供理论基础和技术支撑。     

新型微型管道机器人结构设计及其运动可行性分析

针对现有微型管道机器人多为结构复杂,应用领域较窄等现状,力求以结构简单、设计方便的机构来实现复杂运动为设计主线,综合蠕动式管道机器人适应性强,张紧式机器人运行平稳等优点,以及目前逐步成熟的功重比高的微型电机技术,设计了一种新型的微型步进电机驱动的蠕动-张紧式微型管道机器人。并对管道机器人进行了运动学和动力学分析以及虚拟样机仿真,验证了其运动可行性。     

仿蟹滑翔机器人水动力外形优化设计

针对一种新型仿蟹滑翔机器人,以提高其升阻比为目标开展外形优化设计研究。对数值方法进行标定,利用计算流体力学(CFD)软件Fine Marine开展仿蟹滑翔机器人初始外形水动力性能计算,给出其阻力和升力曲线;利用CAESES软件对仿蟹滑翔机器人外形进行参数化建模;基于第二代遗传算法开展仿蟹滑翔机器人外形优化计算。结果表明,相比原设计方案,优化后的仿蟹滑翔机器人外形的上浮状态和下潜状态升阻比分别提高了9.46%和7.18%,内部空间体积提升了20.41%。     

卸荷式板桩码头的数值模拟分析

为了得到卸荷式板桩码头真实的受力特性,使用PLAXIS 2D软件对其进行数值模拟分析,得出了码头从建造到使用过程中各个工况下的位移、前板桩弯矩、桩基轴力以及整体的安全系数.该计算方法考虑了土体的非线性特性和前板桩与土体共同作用,比较符合工程实际情况.计算结果与常规弹性地基梁法的计算结果进行了对比,表明该方法的可行性和适用性,可为相似工程设计提供了有益的参考.     

船用管-法兰机器人焊接工艺技术研究

介绍了国内首条船用管-法兰机器人焊接生产线的系统组成及特点,重点论述了管-法兰机器人焊接工艺．研究表明：采用机器人焊接能适应国产管材尺寸偏差大和椭圆度大的现状,并降低了管道上料的位置要求;焊缝成型美观,大大提高了焊接质量的稳定性;与单人单枪的手工焊相比,工作效率提高5倍以上．     

深海作业型机器人总体设计及性能分析

面对深海设备检修作业工作需求,基于SolidWorks虚拟设计技术,开展面向深海作业型机器人的总体模块化设计。基于有限元和经验公式,校核机器人承压构件的强度与稳定性;基于粘性流体理论,对ROV结构本体的阻力性能进行数值计算,为推进系统的设计和选型提供参考依据。针对机器人各项性能分析结果表明,机器人的结构性能满足1200 m水深要求,推进系统可满足机器人对设计航速的要求。本文提出的面向深海作业型机器人的模块化设计方法可有效提高机器人设计的效率。     

热缩套管工艺在舰船上的应用

热缩套管工艺应用于舰船电缆密封,不但具有良好的外观和水密性,还有优良的绝缘、耐磨和应力消除作用。该文简述了热缩套管选用、施工处理等内容,并介绍了热缩套管工艺在舰船电缆密封方面的应用。     

典型船舶焊接接头应力集中系数有限元分析

利用MSC/Patran and MSC/Nastran对焊接中常见的对接接头焊趾处的应力集中系数进行有限元建模和计算,在分析有限元计算结果的基础上,提出比较完整的估算焊接接头应力集中系数公式。     

船舶涂装爬壁机器人系统研究及集成应用

提出一种大型船舶开放性工作面涂装爬壁机器人系统理论设计与应用方法,研究系统本体运行机理并获得满足工作特性的两项必要条件,即轮辐磁吸力及双轮驱动力矩的极小值条件。建立涂装机器人系统的功能组成及控制机理,并结合开放性工作面开展无线定位及自主规划方法研究,形成能够适应喷涂作业的机器人在线路径规划算法。并结合实际开展涂装系统集成应用测试,检测并采集系统运行过程中动力学参数,系统空间坐标轨迹路线等,实现了涂装工作路径的实时在线规划。通过试验验证了文中的系统力学特性分析及定位方法的有效性。     

面向船舶小组立的门式机器人焊接系统应用

整理焊接机器人软硬件的发展情况。通过与传统制造过程的生产效率对比,论述门式机器人焊接系统在船舶小组立中的应用优势,梳理该系统的应用难题,并提出该系统的发展方向,为船舶制造在精益生产、智能制造、数字化/自动化/集成化方面补齐短板。     

大深度载人潜水器极限承载能力非线性有限元分析方法研究

大深度载人潜水器载人舱的极限承载能力是载人潜水器安全性的保障,在设计制造中非常关键。本文基于非线性有限元方法,对大深度载人潜水器球形载人舱极限承载能力进行了分析计算,提出了大深度载人潜水器球形载人舱极限承载能力非线性有限元计算中的影响因素;并与极限承载能力设计新公式计算结果进行对比,验证了本文非线性有限元分析方法和设计新公式的广泛适用性,为大深度载人潜水器建造规范和检验指南的制定奠定了基础。