开题报告-水下船体清扫机器人设计与实现.docx

江苏科技大学毕业设计（论文）开题报告概述表学生姓名班级学号3指导教师毕业设计(论文)题目水下船体清扫机器人机械结构设计选题的目的和意义随着目前生产力的飞速发展，造船事业也在不断地进步，然而再好再大的船在行驶中始终都面临着一个共同的问题，那就是长期浸泡在水中的船舶，其表面都很容易就会被海蛎及藻类贝壳等东西纠缠，并在船体上飞速生长，严重影响船舶的行驶成本和效率藤壶附着在舰船的底部，会大大降低航速，全世界每年燃料消耗要增加26％以上，甚至达40％，全世界每年需花大量人力清除藤壶，进行频繁的周期性维护，耗资巨大，每年达上百亿美元而对于这个问题，人们长期以来一直都在想方设法的解决目前市场上船体表面清扫主要分为坞内清扫和水下清扫两类，但仍存在诸多缺点1） 船舶停止航行，进入船坞内进行，将造成经济上的巨大损失，以及在来去船坞的时间上的浪费；（2） 水下清扫人工清需要人潜水到船底进行作业，受水下环境影响，效率并不高，而且还存在安全隐患；（3） 另一方面，目前已有的水下清扫机构对于一些顽固的贝类和较长难以清扫的藻类植物不能很好的清扫，有的甚至还会损伤船体与传统水下清扫船体机器人相比，主要有如下优点： （1）清扫机构上设计了柔性刀具模块，在遇到硬度较大的焊缝处，可以自动规避，刀具硬度为30HRC，于船体和藤壶等船体附着物之间，避免了对船体的伤害；（2）柔性刀具采用模块化设计，便于更换和维护，降低了成本；（3）清扫机构整体采用模块化设计，可以根据需要多个级联，大大提高了工作效率和工作质量；（4）水下机器人移动机构采用全方位履带式结构，每个履带节在底部安装有磁性滚珠，在增大了整体吸附力的同时可以全方位移动，客服了以往履带差速转向的不足；（5）履带模块内部具有柔性自适应结构，保证了履带节附着于船体，提高了其工作稳定性和安全性。

鉴于上述优势,克服现有水下船体清扫机器人的不足，针对清扫机构在清扫船体时，为避免与焊缝等船体凸出部分的撞击问题，同时提高了其工作效率该清扫机构的制造和技术要求都不高，对船体表面的清扫设备的开发有很大的作用，对我国海洋战略有很大的意义国内外研究现状及存在的问题近十年来，水下清扫船体机器人引起国外许多研究机构和研究者的极大关注，各种基于不同目的、不同设计方案和控制策略的水下清扫船体机器人相继诞生哈尔滨工业大学机电学院教师陈东良、航建学院教师陈岩研制了基于TRI的水下船体清刷机器人人该机器是典型的机电液一体化的装备该机器人采用复合吸附方式；配备藤壶刷和海藻刷，用来清刷轻度、重度污损物，避免了喷丸等传统清刷技术带来的环境污染问题；前部加装有探照灯、摄像头等辅助装置，用以实时监控机器人的工作状态但其工作效率和清扫质量低，在清扫时仍对船体有一定损伤且清扫藤壶等强力附着物时力度不足，实际应用中仍无法普及主要研究内容基于对水下船体清扫机器人研究现状的总结，本文设计一款新式水下船体清扫机器人它具有船体清扫自适应能力，在行进过程中能够保持清扫刷全方位清扫船体，消除死角并能躲开焊缝等船体凸出结构避免对船体的伤害。

主要研究内容包括以下部分：1. 水下船体清扫机器人的机械结构设计包括船体吸附履带行进机构设计，船体自适应清扫刷盘2. 水下船体清扫机器人的设计关键点在于，船体吸附力的校核开创性的提出全方位包裹式吸附履带结构，并针对于关键部件进行有限元分析，并给出相关优化建议，使机器人能够在各种环境下吸附船体，并运动灵活3. 针对船体清扫机器人的自适应清扫刷盘，使用柔性结构，对于藤壶等附着生物进行去处，对于焊缝等船体部分进行有效规避清扫刷采用复合结构设计，并清扫刀进行有限元分析，进行优化研究方法、步骤和措施等拟研究方法及主要措施1. 首先收集国内外水下清扫船体机器人的发展现状，收集相关资料，了解其技术要求；2. 收集水下清扫船体机器人结构的资料，总结前人经验、找出当前机器人的缺点同时克服当前的缺点，根据技术要求、功能要求设计结构模型并通过Solid Works初步建立三维模型；3.通过Solid Works Simulation对部分重要结构进行有限元的验证并根据结果作出相应的改进；4.根据需要使用Altium Designer设计并制作电路；5.运用ArtCam加工机器人零件，并组装；6.装配，编写程序并调试，完成样机的制作。

初步设计确定初步方案查阅资料及文献制图和电路设计装配产品样机并调试最终方案并加工制作整合优化技术线路图指导教师意见指导教师签字： 年 月 日注：如页面不够可加附页。