基于CFD的焦炉测温机器人冷却风道结构设计

以太原钢铁(集团)有限公司7.63m焦炉为例,设计了一种用于焦炉自动测温的轨道机器人。对测温过程中轨道机器人底部的燃烧气流进行分析得出其温度分布场,根据分析结果设计了冷却风道。通过对冷却风道的内外流场进行分析得出该风道内部流场稳定,外部吹散燃烧气流效果明显。同时对该风道进行试验验证,由试验结果得出仿真结果可靠。该冷却风道的设计可使测量点平均温度下降22.04%,机器人底部高温区域从61.09%下降至10.88%。

仿蝎式焦炉测温机器人结构设计及腿部运动学分析

针对焦炉炉顶环境恶劣、人工测温精度和效率低的情况,设计了一种仿蝎式机器人用于焦炉测温,并对机器人腿部行走机构进行了设计分析。首先,参照蝎子的仿生结构对焦炉测温机器人整体结构进行建模和腿部的设计,并对其进行应力分析,确保其在测温过程安全稳定运行;其次,建立机器人运动结构Denavit-Hartenberg(D-H)坐标系,对其腿部进行了正逆运动学分析;最后,利用Matlab软件对腿部进行笛卡儿空间轨迹规划,并运用Adams软件对腿部关节进行了步态仿真,表明腿部轨迹规划和步态仿真的运动曲线趋近相同且运行平稳。试验结果表明,测温机器人运动的实际误差保持在2 mm之内且运行平稳。这为后续焦炉测温机器人整体系统的开发奠定了重要的基础。

焦炉仿蝎测温机器人执行机构分析

针对焦炉炉顶环境恶劣,人工测温精度低,设计了一种用于焦炉测温的仿蝎机器人,该机器人由行走机构和执行机构两部分组成。对测温机器人整体结构建模,对机械臂进行运动学方程求解和仿真分析,并对其运动轨迹进行了规划;对炉盖提放机构进行工作空间分析,求得末端机械手可达的空间范围;制作机器人物理样机,对机器人测温机械臂进行了定位验证,误差在2 mm范围内;对提放盖机构进行工作空间验证,可达到蒙特卡洛法求得的工作空间,为后续实际测温奠定了基础。

仿蝎式复合机器人多臂协同分析

针对国内焦炉厂对于炉内人工温度测量效率低的问题,设计了一种用于焦炉测温的仿蝎式复合机器人。机器人结合蝎子的结构特征进行工作,利用蝎子的双钳提起炉盖,用蝎尾的红外测温仪对炉内温度进行测量。为了验证机器人结构的合理性,通过Matlab对复合机器人进行整体D-H结构建模,对复合机器人腿部的运动进行正逆运动学分析,并通过蒙特卡罗方法仿真得到双臂以及尾部红外测温仪的工作空间概率模型。为了验证机器人运动稳定性,通过Adams仿真得到复合机器人的稳定步态。为后续机器人研究奠定坚实的基础。