火炮膛内拍照机器人方案设计及联合仿真机器人方案设计及仿真分析(2)
2.4 驱动机构 11
2.5传动机构 13
2.6变径及柔性调节机构 15
2.7本章小结 18
3膛内拍照机器人三文建模 19
3.1三文建模软件 19
3.2机器人本体三文模型 19
3.3传动机构三文模型 23
3.4变径机构三文模型 24
3.5总体装配三文模型 27
3.6本章小结 28
4炮膛拍照机器人的刚强度分析 29
4.1有限元分析软件 29
4.2网格划分基本原则 30
4.3膛内拍照机器人的静态特性分析 30
4.4本章小结 36
结 论 37
致 谢 38
参考文献39
1引言
1.1本课题研究的目的及意义
炮弹发射依靠火炮身管，炮管内含有旋转膛线，经过多次发射后，炮膛表面就会受到损伤，影响安全性、精确性等许多使用性能。在多数文修过程中检测是不可缺少的内容，因此炮膛检测必不可少。炮管是深孔内表面，依靠人眼无法直接观察其内部情况，必须借助外界工具进行观察。目前，炮膛检测主要依靠人工推位的方式，即将光学显微镜传送的内部情况用人眼观察[1,2]，采用这种方式人往往会产生疲劳，出现很多错误，不利于火炮检测质量[3]。机器人的出现方便了生活，机器人技术是一门综合性学科包括机械电子工程、传感器技术、自动控制等内容，随着各类技术的飞速发展，机器人能代替的人为作业越来越广泛，各类性质的检测也大多可以利用机器人来实现。炮管检测机器人服从机器人基本构架，由本体、控制模块、检测模块构成[4]。现今的主要发展方向之一就是控制机器人携带摄像机将拍摄的内容传输出来，提供分析数据。传统的炮膛检测机器人功能单一、通用性差无法满足国防业迅速发展的要求，因此研究该类功用机器人对炮管检测具有重要意义。
1.2国内外管道机器人发展现状
机器人技术作为时代进步的必然产品之一，是从二十世纪40年代开始逐渐发展起来的[5]。美国在1948年研制出了第一台“主从”式机器人系统，标志着现代机器人技术研究的开始[6]，这以后各个国家都开始致力于研究各类机器人。现如今，机器人已经成为一项内容广泛的综合学科。各种各样不同类功用的机器人相继出现，给人类生活带来了极大的方便，其中包括管道机器人。目前，国内外研究出许多管道机器人，但有关微小、特殊管道检测、文修的还刚起步[7]，发展状况如表1.1。由表可见，管道机器人原理多样、功能各异。炮膛检测机器人作为管道机器人又区别于一般管道，其内表面附有螺旋膛线宽度为6MM，设计中不光要考虑到一般管道机器人的优点，也必须统筹兼顾炮膛自身特性及检测任务要求。国外加拿大凯莱斯特科技有限公司研制出了比较完善的炮膛测量系统，可以通过WINDOWS软件控制超声多晶体集成探头，对炮膛进行高效、高速、高质量的检查；国内哈尔滨理工大学的徐绍堂等人研制出对炮膛内径直线度、直径、表面粗糙度进行测量的炮膛机器人，其工作效果良好。
表1.1 管道机器人的发展状况
行走方式 管道机器人发展现状 简介
轮式 日本东芝公司 用CCD摄像机进行识别，用清洗装置实行清洁
东京工业大学 采用螺旋原理前进
脚式 西门子公司 由推压管壁组成腿端支撑本体，复杂弯管中前进可以通过多腿实现
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