畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告概述表學(xué)生姓名 班級(jí)學(xué) 號(hào) 指導(dǎo)教師畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目 水下船體清掃機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(jìn)步，然而再好再大的船在行駛中始終都面臨著一個(gè)共同的問(wèn)題，那就是長(zhǎng)期浸泡在水中的船舶，其表面都很容易就會(huì)被海蠣及藻類貝殼等東西糾纏，并在船體上飛速生長(zhǎng)，嚴(yán)重影響船舶的行駛成本和效率。藤壺附著在艦船的底部，會(huì)大大降低航速，全世界每年燃料消耗要增加 26％以上，甚至達(dá) 40％，全世界每年需花大量人力清除藤壺，進(jìn)行頻繁的周期性維護(hù)，耗資巨大，每年達(dá)上百億美元。而對(duì)于這個(gè)問(wèn)題，人們長(zhǎng)期以來(lái)一直都在想方設(shè)法的解決。目前市場(chǎng)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(diǎn)。（1）船舶停止航行，進(jìn)入船塢內(nèi)進(jìn)行，將造成經(jīng)濟(jì)上的巨大損失，以及在來(lái)去船塢的時(shí)間上的浪費(fèi)；（2）水下清掃人工清需要人潛水到船底進(jìn)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(jī)構(gòu)對(duì)于一些頑固的貝類和較長(zhǎng)難以清掃的藻類植物不能很好的清掃，有的甚至還會(huì)損傷船體。與傳統(tǒng)水下清掃船體機(jī)器人相比，主要有如下優(yōu)點(diǎn)： （1）清掃機(jī)構(gòu)上設(shè)計(jì)了柔性刀具模塊，在遇到硬度較大的焊縫處，可以自動(dòng)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(duì)船體的傷害；（2）柔性刀具采用模塊化設(shè)計(jì)，便于更換和維護(hù)，降低了成本；（3）清掃機(jī)構(gòu)整體采用模塊化設(shè)計(jì)，可以根據(jù)需要多個(gè)級(jí)聯(lián)，大大提高了工作效率和工作質(zhì)量；（4）水下機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)采用全方位履帶式結(jié)構(gòu)，每個(gè)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(shí)可以全方位移動(dòng)，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(yīng)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(shì),克服現(xiàn)有水下船體清掃機(jī)器人的不足，針對(duì)清掃機(jī)構(gòu)在清掃船體時(shí)，為避免與焊縫等船體凸出部分的撞擊問(wèn)題，同時(shí)提高了其工作效率。該清掃機(jī)構(gòu)的制造和技術(shù)要求都不高，對(duì)船體表面的清掃設(shè)備的開(kāi)發(fā)有很大的作用，對(duì)我國(guó)海洋戰(zhàn)略有很大的意義。國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及存在的問(wèn)題近十年來(lái)，水下清掃船體機(jī)器人引起國(guó)外許多研究機(jī)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(jì)方案和控制策略的水下清掃船體機(jī)器人相繼誕生。哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)電學(xué)院教師陳東良、航建學(xué)院教師陳巖研制了基于 TRIZ 理論的水下船體清刷機(jī)器人人。該機(jī)器是典型的機(jī)電液一體化的裝備。該機(jī)器人采用復(fù)合吸附方式；配備藤壺刷和海藻刷，用來(lái)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(lái)的環(huán)境污染問(wèn)題；前部加裝有探照燈、攝像頭等輔助裝置，用以實(shí)時(shí)監(jiān)控機(jī)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(shí)仍對(duì)船體有一定損傷且清掃藤壺等強(qiáng)力附著物時(shí)力度不足，實(shí)際應(yīng)用中仍無(wú)法普及。主要研究?jī)?nèi)容基于對(duì)水下船體清掃機(jī)器人研究現(xiàn)狀的總結(jié)，本文設(shè)計(jì)一款新式水下船體清掃機(jī)器人。它具有船體清掃自適應(yīng)能力，在行進(jìn)過(guò)程中能夠保持清掃刷全方位清掃船體，消除死角并能躲開(kāi)焊縫等船體凸出結(jié)構(gòu)避免對(duì)船體的傷害。主要研究?jī)?nèi)容包括以下部分：1. 水下船體清掃機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。包括船體吸附履帶行進(jìn)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，船體自適應(yīng)清掃刷盤(pán)。2. 水下船體清掃機(jī)器人的設(shè)計(jì)關(guān)鍵點(diǎn)在于，船體吸附力的校核。開(kāi)創(chuàng)性的提出全方位包裹式吸附履帶結(jié)構(gòu)，并針對(duì)于關(guān)鍵部件進(jìn)行有限元分析，并給出相關(guān)優(yōu)化建議，使機(jī)器人能夠在各種環(huán)境下吸附船體，并運(yùn)動(dòng)靈活。3. 針對(duì)船體清掃機(jī)器人的自適應(yīng)清掃刷盤(pán)，使用柔性結(jié)構(gòu)，對(duì)于藤壺等附著生物進(jìn)行去處，對(duì)于焊縫等船體部分進(jìn)行有效規(guī)避。清掃刷采用復(fù)合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，并清掃刀進(jìn)行有限元分析，進(jìn)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(guó)內(nèi)外水下清掃船體機(jī)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(jī)器人結(jié)構(gòu)的資料，總結(jié)前人經(jīng)驗(yàn)、找出當(dāng)前機(jī)器人的缺點(diǎn)同時(shí)克服當(dāng)前的缺點(diǎn)，根據(jù)技術(shù)要求、功能要求設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)模型并通過(guò) Solid Works 初步建立三維模型；3.通過(guò) Solid Works Simulation 對(duì)部分重要結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元的驗(yàn)證并根據(jù)結(jié)果作出相應(yīng)的改進(jìn)；4.根據(jù)需要使用 Altium Designer 設(shè)計(jì)并制作電路；5.運(yùn)用 ArtCam 加工機(jī)器人零件，并組裝；6.裝配，編寫(xiě)程序并調(diào)試，完成樣機(jī)的制作。初步設(shè)計(jì)確定初步方案查閱資料及文獻(xiàn) 制圖和電路設(shè)計(jì)技術(shù)線路圖指導(dǎo)教師意見(jiàn)指導(dǎo)教師簽字： 裝配產(chǎn)品樣機(jī)并調(diào)試最終方案并加工制作 整合優(yōu)化年 月 日注：如頁(yè)面不夠可加附頁(yè)