基于超高压水射流的破拆机器人

来源: | 作者：BNrobot | 发布时间：2024-03-21 | 1200 次浏览 | 分享到:

成果名称：基于超高压水射流的破拆机器人

获得奖项：天津市科学技术进步二等奖

成果简介：

混凝土破碎常见的有冲击器破碎、锯片切割、重锤锤击、风镐等机械破碎方法，会产生噪音、尘土，并且可能会造成附近混凝土产生微裂纹，造成二次坍塌。超高压水射流破碎是一种柔性破碎技术，高效节能环保，对于减轻劳动强度、改善劳动环境、降低和防止危险事故的发生具有重要的意义，特别是在“人不能近、人不能及、人不能为”的特殊环境下开展超高压水射流破拆起到了不可替代的作用。课题组在进行超高压水射流破拆机理研究和超高压大流量柱塞水泵研制的基础上，针对混凝土破拆这一特殊应用场合，研究特种机器人机构、高效末端执行器、机器人机电一体化集成控制技术、复杂目标物体形貌快速识别及系统标定技术、机器人控制系统可靠性技术等关键技术。经科技部门鉴定为国际先进水平。

主要技术创新点：

（1）在超高压水射流冲击动态载荷作用下，以破拆混凝土应力场分析为基础，研究了超高压水射流破拆机理，建立了破拆数学模型。

（2）研制了超高压大流量柱塞水泵，解决了超高压泵液力端，自动化控制、执行机构等关键技术问题，填补了国内空白。

（3）建立了破拆机器人虚拟样机，进行了七自由度臂架机构运动空间的数值解描绘和运动包络分析；完成了超高压水射流破拆臂架运动学与动力学分析及其仿真以优化臂架结构。

（4）研制了基于超高压水射流的灾害现场破拆机器人系统，攻克了超高压水射流与机器人应用集成、远程通信控制以及复杂环境下机器人导航移动等关键技术。

经济社会效益：

研制的基于超高压水射流的破拆机器人实现了对混凝土及易燃易爆材料的破拆，破拆装置压力范围控制在0~160MPa，流量范围在0~150L/min，项目成果在天津市十一经路桥修复、天津市顺鑫隆建筑工程有限公司等单位的多个项目中得到了应用，取得了显著的经济和社会效益。