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工程设计学报
工程设计学报  2015, Vol. 22 Issue (5): 476-481    DOI: 10.3785/j.issn. 1006-754X.2015.05.011
整机和系统设计     
一种爬塔机器人的设计、仿真与控制
黄 磊1，罗振军1，许文婧1，王 宪2，王超越2
1. 天津大学 机械工程学院，天津 300072； 2. 天津大学 精密仪器与光电子工程学院，天津 300072
Design, simulation and control of one kind of climbing tower robot
HUANG Lei1, LUO Zhen-jun1, XU Wen-jing1, WANG Xian2, WANG Chao-yue2
1. School of Mechanical Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China;
2. School of Precision Instrument and Opto-electronic Engineering, Tianjin University, Tianjin 300072, China
 全文: PDF(3011 KB)   HTML
摘要： 目前风力发电领域中对风轮机塔筒以及叶片的定期清洗、检测与维护任务主要依靠人工的高空作业，存在高风险.为解决这一问题，提出了一种包含3层平台（采用同步带和链条组合方式对缩放机构抱紧的两层升降平台和采用小车与弹簧钢带组合方式对缩放机构抱紧的一层旋转平台）的爬塔机器人.用多体系统动力学仿真软件RecurDyn对该爬塔机器人的主要机构进行了仿真分析，结果符合爬升、旋转以及收缩的运动要求.最后，进行了该爬塔机器人系统软、硬件的电路设计，利用TM320CF2812实现了对该爬塔机器人爬升运动机构、旋转运动机构以及缩放运动机构的控制，结果符合安全性的要求.通过设计、仿真以及控制该爬塔机器人，解决了英国南岸大学Ring机器人现有的缺陷，具有一定的创新性和优越性.
关键词： 风轮机;  维护与检测;  爬塔机器人;  RecurDyn;  仿真;  测控系统;  TM320CF2812    
Abstract: Recently, in the area of wind power, the task of cleaning, testing and maintaining of tower and blades regularly mainly depends on artificial high-altitude operations, which has high risk. To solve this problem, a three-platform robot was put forward, in which two platforms combined time belt and chain to hold pantograph mechanism and the other one combined trolley and strip to hold pantograph mechanism tightly. The simulation and analysis of main mechanism was conducted by multibody system dynamics simulation software RecurDyn, and the result was in line with the movement requirements. Finally, both hardware and software circuit design were introduced. The rotatory mechanism, lifting mechanism and scaling mechanism were controlled by TM320CF2812 DSP, which met safety requirements. By designing, simulating and controlling the robot, the existing shortcomings of Ring robot in British South Bank University were solved, with some innovation and superiority.
Key words: wind turbine    maintenance and testing    climbing tower robot    RecurDyn    simulation    measurement and control system    TM320CF2812
收稿日期: 2015-05-05 出版日期: 2015-10-28
基金资助:

国家自然科学基金重点资助项目（51135008）；国家高技术研究发展计划（863计划）重点资助项目（2013AA040501）
作者简介: 黄磊（1990—），男，天津人，硕士生，从事机器人机构设计和数字化仿真研究，E-mail:high_leo@126.com. 罗振军（1976—），男，湖南郴州人，副教授，博士，从事制造装备和数字化仿真研究，E-mail:zhenjunluo@tju.edu.cn.
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引用本文:

黄 磊，罗振军，许文婧，王 宪，王超越. 一种爬塔机器人的设计、仿真与控制[J]. 工程设计学报, 2015, 22(5): 476-481.

HUANG Lei, LUO Zhen-jun, XU Wen-jing, WANG Xian, WANG Chao-yue. Design, simulation and control of one kind of climbing tower robot. Chinese Journal of Engineering Design, 2015, 22(5): 476-481.

链接本文:

https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/10.3785/j.issn. 1006-754X.2015.05.011    或    https://www.zjujournals.com/gcsjxb/CN/Y2015/V22/I5/476

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