蒸汽發(fā)生器二次側(cè)檢測機器人本體研究.pdf

1、蒸汽發(fā)生器（簡稱SG）在核電站中連接發(fā)電機組一回路與二回路，是核電發(fā)電系統(tǒng)中最容易發(fā)生故障的設(shè)備之一。SG檢修機器人作為蒸汽發(fā)生器檢修的重要設(shè)備，是當(dāng)前國內(nèi)外核電檢修領(lǐng)域的一個重要研究課題。本文提出了一類新型的SG二次側(cè)檢測機器人，并以機器人本體為主要對象，重點研究機器人爬行與吸附方式、云臺的構(gòu)型、以及機器人在SG罐體內(nèi)的運動學(xué)分析等關(guān)鍵問題。主要工作及創(chuàng)新包括，
　　首先，針對SG二次側(cè)內(nèi)部熱傳管數(shù)量多、空間狹小以及環(huán)境弱輻射性

2、等特點，提出一種新型的機器人體系結(jié)構(gòu)及其實現(xiàn)方案。該機器人采用直流減速電機驅(qū)動的永磁吸附爬行結(jié)構(gòu)，配置可互換的三自由度云臺及伸縮臂，面向不同檢測任務(wù)，可攜帶不同傳感器對SG二次側(cè)內(nèi)部進(jìn)行檢查。在操控模式方面，該機器人具有本地端控制及遠(yuǎn)程遙控等工作方式。
　　第二，基于SG二次側(cè)罐壁的內(nèi)部環(huán)境，提出了一種四輪永磁吸附的爬行結(jié)構(gòu)，建立了該爬行結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性條件，并基于有限元磁場分析研究了磁輪在吸附時的磁路分布以及軛鐵結(jié)構(gòu)對磁輪磁力大小的

3、影響，并對磁輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計。
　　第三，設(shè)計了具有3R自由度的云臺，基于D-H法則建立了云臺的位置雅可比矩陣，基于此，分析了云臺的運動奇異性和負(fù)載特性。進(jìn)一步，基于直角坐標(biāo)系對爬行機器人進(jìn)行了運動學(xué)分析與建模。并模擬SG內(nèi)部罐壁的運動環(huán)境，基于ADAMS對機器人在SG內(nèi)部的運動進(jìn)行了運動仿真，仿真結(jié)果證明了其運動的可行性與可靠性。
　　最后，開發(fā)了實驗樣機系統(tǒng)。構(gòu)建了SG二次側(cè)的模擬環(huán)境，并進(jìn)行了模擬環(huán)境下的諸如機器人