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摘要：面向大型锅炉汽包焊缝自动化检测需求，本文提出了一种可灵活转向的爬壁机器人。首先，针对汽包外壁面的横、纵焊缝扫查需求设计了可灵活转向的底盘结构和分段扭压的探头耦合结构，并用AnsysEM软件对Halbach磁轮的关键参数进行仿真分析，确定合适的参数使磁轮满足吸附要求。然后分析了机器人在扫查过程中的动态性能，并设计PID算法补偿姿态角和速度的波动。最后根据模型制造出爬壁机器人本体，并在Q235钢平面进行平面扫查和跨焊缝扫查实验。实验结果表明，本文所提出的爬壁机器人可以完成TOFD扫查动作并在引入PID算法后能稳定跨越焊缝，满足大锅炉汽包焊缝检测需求。
文章目录
1 爬壁机器人本体结构设计
1.1 机器人运动性能分析
1.2 机器人整体方案
1.3 可转向永磁驱动轮结构设计方案
1.4 扭压预紧结构设计方案
2 磁轮吸附力仿真及结构优化
2.1 磁轮吸附力仿真分析
2.2 磁轮参数优化
3 扫查过程动态响应分析
3.1 焊缝扫查时轴向偏移及自修正算法
3.2 跨焊缝动作的动态稳定性
4 爬壁机器人性能测试实验
4.1 静态吸附能力测试
4.2 平面扫查测试
4.3 跨焊缝测试
5 结论
