畢業(yè)設(shè)計（論文）開題報告概述表學生姓名 班級學 號 指導教師畢業(yè)設(shè)計(論文)題目 水下船體清掃機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計選題的目的和意義隨著目前生產(chǎn)力的飛速發(fā)展，造船事業(yè)也在不斷地進步，然而再好再大的船在行駛中始終都面臨著一個共同的問題，那就是長期浸泡在水中的船舶，其表面都很容易就會被海蠣及藻類貝殼等東西糾纏，并在船體上飛速生長，嚴重影響船舶的行駛成本和效率。藤壺附著在艦船的底部，會大大降低航速，全世界每年燃料消耗要增加 26％以上，甚至達 40％，全世界每年需花大量人力清除藤壺，進行頻繁的周期性維護，耗資巨大，每年達上百億美元。而對于這個問題，人們長期以來一直都在想方設(shè)法的解決。目前市場上船體表面清掃主要分為塢內(nèi)清掃和水下清掃兩類，但仍存在諸多缺點。（1）船舶停止航行，進入船塢內(nèi)進行，將造成經(jīng)濟上的巨大損失，以及在來去船塢的時間上的浪費；（2）水下清掃人工清需要人潛水到船底進行作業(yè)，受水下環(huán)境影響，效率并不高，而且還存在安全隱患；（3）另一方面，目前已有的水下清掃機構(gòu)對于一些頑固的貝類和較長難以清掃的藻類植物不能很好的清掃，有的甚至還會損傷船體。與傳統(tǒng)水下清掃船體機器人相比，主要有如下優(yōu)點： （1）清掃機構(gòu)上設(shè)計了柔性刀具模塊，在遇到硬度較大的焊縫處，可以自動規(guī)避，刀具硬度為 30HRC，于船體和藤壺等船體附著物之間，避免了對船體的傷害；（2）柔性刀具采用模塊化設(shè)計，便于更換和維護，降低了成本；（3）清掃機構(gòu)整體采用模塊化設(shè)計，可以根據(jù)需要多個級聯(lián)，大大提高了工作效率和工作質(zhì)量；（4）水下機器人移動機構(gòu)采用全方位履帶式結(jié)構(gòu)，每個履帶節(jié)在底部安裝有磁性滾珠，在增大了整體吸附力的同時可以全方位移動，客服了以往履帶差速轉(zhuǎn)向的不足；（5）履帶模塊內(nèi)部具有柔性自適應結(jié)構(gòu)，保證了履帶節(jié)附著于船體，提高了其工作穩(wěn)定性和安全性。鑒于上述優(yōu)勢,克服現(xiàn)有水下船體清掃機器人的不足，針對清掃機構(gòu)在清掃船體時，為避免與焊縫等船體凸出部分的撞擊問題，同時提高了其工作效率。該清掃機構(gòu)的制造和技術(shù)要求都不高，對船體表面的清掃設(shè)備的開發(fā)有很大的作用，對我國海洋戰(zhàn)略有很大的意義。國內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問題近十年來，水下清掃船體機器人引起國外許多研究機構(gòu)和研究者的極大關(guān)注，各種基于不同目的、不同設(shè)計方案和控制策略的水下清掃船體機器人相繼誕生。哈爾濱工業(yè)大學機電學院教師陳東良、航建學院教師陳巖研制了基于 TRIZ 理論的水下船體清刷機器人人。該機器是典型的機電液一體化的裝備。該機器人采用復合吸附方式；配備藤壺刷和海藻刷，用來清刷輕度、重度污損物，避免了噴丸等傳統(tǒng)清刷技術(shù)帶來的環(huán)境污染問題；前部加裝有探照燈、攝像頭等輔助裝置，用以實時監(jiān)控機器人的工作狀態(tài)。但其工作效率和清掃質(zhì)量低，在清掃時仍對船體有一定損傷且清掃藤壺等強力附著物時力度不足，實際應用中仍無法普及。主要研究內(nèi)容基于對水下船體清掃機器人研究現(xiàn)狀的總結(jié)，本文設(shè)計一款新式水下船體清掃機器人。它具有船體清掃自適應能力，在行進過程中能夠保持清掃刷全方位清掃船體，消除死角并能躲開焊縫等船體凸出結(jié)構(gòu)避免對船體的傷害。主要研究內(nèi)容包括以下部分：1. 水下船體清掃機器人的機械結(jié)構(gòu)設(shè)計。包括船體吸附履帶行進機構(gòu)設(shè)計，船體自適應清掃刷盤。2. 水下船體清掃機器人的設(shè)計關(guān)鍵點在于，船體吸附力的校核。開創(chuàng)性的提出全方位包裹式吸附履帶結(jié)構(gòu)，并針對于關(guān)鍵部件進行有限元分析，并給出相關(guān)優(yōu)化建議，使機器人能夠在各種環(huán)境下吸附船體，并運動靈活。3. 針對船體清掃機器人的自適應清掃刷盤，使用柔性結(jié)構(gòu)，對于藤壺等附著生物進行去處，對于焊縫等船體部分進行有效規(guī)避。清掃刷采用復合結(jié)構(gòu)設(shè)計，并清掃刀進行有限元分析，進行優(yōu)化。研究方法、步驟和措施等擬研究方法及主要措施1. 首先收集國內(nèi)外水下清掃船體機器人的發(fā)展現(xiàn)狀，收集相關(guān)資料，了解其技術(shù)要求；2. 收集水下清掃船體機器人結(jié)構(gòu)的資料，總結(jié)前人經(jīng)驗、找出當前機器人的缺點同時克服當前的缺點，根據(jù)技術(shù)要求、功能要求設(shè)計結(jié)構(gòu)模型并通過 Solid Works 初步建立三維模型；3.通過 Solid Works Simulation 對部分重要結(jié)構(gòu)進行有限元的驗證并根據(jù)結(jié)果作出相應的改進；4.根據(jù)需要使用 Altium Designer 設(shè)計并制作電路；5.運用 ArtCam 加工機器人零件，并組裝；6.裝配，編寫程序并調(diào)試，完成樣機的制作。初步設(shè)計確定初步方案查閱資料及文獻 制圖和電路設(shè)計技術(shù)線路圖指導教師意見指導教師簽字： 裝配產(chǎn)品樣機并調(diào)試最終方案并加工制作 整合優(yōu)化年 月 日注：如頁面不夠可加附頁