井架攀爬機器人設計與抗傾覆分析

鐘功祥,宋華,嚴鵬,2,嚴陶,申偉

(1.西南石油大學 石油天然氣裝備教育部重點實驗室,成都 610500;2.貴州航天天馬機電科技有限公司,貴州遵義 563000

石油是生產生活中不可或缺的能源之一,當下在開采石油中使用最多的井架是K型井架[1],國內學者李向東等[2]對影響井架承載能力的相關缺陷進行了部分統計,統計結果顯示:90.48% C級別和100%報廢級別的井架出現了不同程度的主立柱(主大腿)損傷情況,這說明了立柱缺陷是影響井架承載能力的最大因素。為了避免在石油開采的過程中發生危險,需要定期對石油井架進行安全檢測[3],但是人力對井架進行檢測和維修效率低下,且不安全。隨著機器人技術發展,現在可以選擇利用機器人來對井架進行維修檢測。攀爬機器人的種類有很多,但是能在桿狀物上攀爬移動的機器人,則必須具有兩種功能[4]:貼附與移動,根據兩種功能的不同將現有攀爬機器人歸納為以下幾類[5]:滾動式攀爬機器人、夾持式攀爬機器人、仿生式攀爬機器人以及吸附式攀爬機器人。其中,李楠等[6]設計了一款多姿態爬桿機器人,該機器人夠繞著桿件做旋轉運動;王才東等[7]設計出了一種自鎖式爬桿機器人,該機器人通過自鎖原理克服自身重力,結構較為簡單;Fauroux等[8]應用自鎖原理設計出一種新型自鎖式爬桿機器人Pobot V2;此外,Allan等[9]也利用輪式夾緊的方法研制出來了一款室外電纜自動安裝攀爬機器人,該機器人可以在線桿上自主作業。Yoon與Rus[10]研制……