双向运动型智能隧道检测车设计(含CAD零件图装配图,IGS三维图)(任务书,开题报告,论文说明书17000字,CAD图22张,IGS三维装配图)
摘 要
双向运动型智能隧道检测车是一种工作在电缆隧道中用于检测电缆隧道的检测机器人，主要用于替代现有的人力检测，实现电缆隧道的自动化，降低电缆隧道检测的危险性。由于目前并无成熟的电缆隧道检测产品，因此设计一种双向运动型隧道检测车是有必要的。本论文主要在以下几个方面对双向运动型智能隧道检测车进行设计：
检测车的双向行走机构设计，对检测车越障时的受力进行了分析计算了越障所需的转矩，并依此对行走机构的传动系统和电动机进行设计选型。此外还对行走机构进行了减震设计。
检测车的倾覆性计算，对检测车在制动工况和转弯工况下的倾覆性进行分析计算，验算检测车是否会在运行过程中发生倾覆。并对检测车的车架进行了加工工艺设计和材料选型。
检测车仿真计算，利用Adams对检测车进行了动力学仿真，同时利用Ansys软件验算了检测车车架的强度和刚度，并对检测车车架进行了模态分析，得到了检测车车架的固有频率。
检测车的系统设计，设计了检测车的供电系统和控制系统，其中控制系统设计包括导航系统和行走控制系统两个子系统的设计，实现了检测车自动导航、往返、防碰撞、位移记录的功能
关键词：隧道检测；轮式机器人；检测车
Abstract
Bidirectional tunnel-inspecting car is a kind of inspecting robot which works in cable tunnel. It is mainly used to replace the existing human detection, realize the automation and reduce the risk of cable tunnel detection. At present there is no mature cable tunnel detection product, so it’s necessary to design a bidirectional tunnel-inspecting car. In this thesis, the design of the bidirectional tunnel-inspecting car includes the following aspects.
Inspection-car’s bidirectional walking mechanism design. This thesis analyzed the stress of the robot when it crosses obstacle, calculate the required torque, in turn to design and selection the walking mechanism and motor. And the shock absorber of the walking mechanism has been designed.
The overthrow property calculation of inspection-car. Analysis the overthrow property under damping condition and turning condition, to figure out inspection-car whether will overthrow. Also design the processing process and select the material of the inspection-car frame.
Inspection-car simulation calculation. Inspection-car dynamics simulation is carried out by Adams, check the strength and rigidity of the inspection-car’s frame by Ansys, also do the modal analysis of the inspection-car’s frame and get the natural frequency of the inspection-car’s frame.
Inspection-car’s system design. This paper designs the power supply system and control system which includes navigation system and walking control system of two subsystems. This article also realizes the function of automatic navigation, round trip, anti-collision, displacement-distance of inspection-car.
Key words: Tunnel inspection；Wheel-robot；Inspection-car
本文主要对进行了双向运动型智能隧道检测车的设计工作，其中包括机构的设计和系统的设计。
在机构设计中主要完成的工作包括：检测车行走方式的确定、转向方式的确定、检测车双向行走机构设计、检测车倾覆性计算。其中在双向行走机构设计中主要完成了检测车越障力学分析计算、电机的选型、传动系统设计和减震设计。在检测车的倾覆性计算中主要验算了检测车倾覆性是否满足要求。
在检测车仿真中主要完成的工作包括：检测车动力学仿真、检测车车架强度刚度验算和检测车车架模态分析。
在系统设计中主要完成的工作包括：检测车供电系统设计和检测车控制系统设计。其中检测车控制系统设计包括导航系统和行走控制系统两个子系统的设计。
2.2 检测车设计要求
隧道的截面是直径为3m的圆形，隧道内部铺设有宽度为1.5m的道路，并且隧道每隔160m就设有一道门，门的宽度为0.6m，门槛的高度约为2cm，一条隧道的长度为1.5km左右，隧道路面可能有部分积水，积水的深度小于1cm。因此对检测车由以下的设计要求：
尺寸要求：可以通过宽度为0.6m的门。
越障性能：可越过高度为2cm的台阶。
行走速度：无障碍移动速度≥15m/min。
机器人总重：≤20kg。
工作时间：连续工作2h以上。
目 录
摘 要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
第1章 绪论 1
1.1 研究背景介绍 1
1.2 研究目的及意义 1
1.3 国内外研究现状 1
1.4 本文的主要工作 2
第2章 检测车基本参数及实现方式确定 3
2.1 引言 3
2.2 检测车设计要求 3
2.3检测车技术方案 4
2.3.1检测车的行走方式 4
2.3.2 检测车基本外形尺寸确定 4
2.4检测车转向方式选择与分析 4
第3章 智能隧道检测车机构设计 7
3.1引言 7
3.2 检测车双向行走机构设计 7
3.2.1 检测车的越障力学分析 7
3.2.2 电机的选型 13
3.2.3 行走机构传动系统设计计算 15
3.2.4 行走机构减震设计 17
3.3 检测车倾覆性计算 20
3.3.1 制动工况下的倾覆性计算 20
3.3.2 转弯工况下的倾覆性计算 21
3.4检测车车架工艺设计 23
3.4.1 检测车车架结构工艺 23
3.4.2 检测车车架材料选择 24
第4章 检测车CAE仿真计算 25
4.1 引言 25
4.2 检测车Adams动力学仿真 25
4.3 检测车车架Ansys有限元强度刚度验算 29
4.4 检测车车架Ansys有限元模态分析 33
第5章 智能隧道检测车系统设计 39
5.1 引言 39
5.2 检测车供电系统设计 39
5.3 检测车导航系统设计 41
5.4 检测车行走控制系统设计 44
5.5 检测车控制系统设计 46
第6章 总结与展望 47
6.1 全文总结 47
6.2 经济性分析 47
6.3 展望 47
参考文献 49
附录A 步进电机驱动程序 50
附录B 红外寻迹程序 52
致谢 53
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