大型球罐爬壁打磨机器人性能与技术要求
1、大型球罐爬壁打磨机器人技术要求
（1）打磨区域
本文的研究对象是能够在大型球罐壁面对其焊缝及其热影响区打磨清理作业特种机器人，所以有必要对机器人具体工作环境极其工作要求进行分析。如图21所示，常见的大型球罐可以分为桔瓣式球罐和混合式球罐两种类型，球罐的壳体是由多块压制成球形曲面的球瓣拼焊而成的，其整体形状类似于地球。沿着球体的纬线方向，可将球壳分割成为一些球带，沿着经线方向，可将球带分割成为一些球瓣，球瓣是组成球罐壳体的基本元件将这些球瓣通过焊接，即可形成球罐的壳体。
球罐壳体的焊缝大致可分为两种:一种是沿着纬线的方向，每条焊缝是连续不间断的，称为环焊缝；另一种是沿着经线方向，但是焊缝不是连续的称为纵焊缝。其内壁焊缝位置与外壁焊缝位置相对应，也分为以上两种焊缝。要实现对壁面焊缝区的打磨，爬壁打磨机器人必须能够到达球罐纵焊缝和环焊缝位置区域。
（2焊缝形式与基本参数
其中弓表示球罐外表面坡口高度吗表示球罐内表面坡口高度，b表示球罐壳体厚度，占表示双面坡口外表面坡口深度，b表示双面坡口外内面坡口深度。焊缝宽度通常在820mm范围内，其中对接焊缝余高的尺寸规定如下表2所示。
由上表可知，打磨宽度与球罐壁厚成正比关系，球罐壁厚较大时，打磨宽度越大，是受到空间尺寸的约束，对于自动打磨设备来说打磨宽度不能过大，所以对更厚的罐体，可以采取多次打磨的方式进行打磨。针对课题合作单位的要求，本文拟设计的机器人的打磨宽度最大值为300mm，球罐外壁打磨区域示意图如图23所示。
（3）机器人打磨后表面要求
球罐打磨时打磨工具不能对球罐实体材料产生损伤，否则会造成球罐本体结构的加速损伤，进而对球罐的安全运营产生相应的隐患。球罐表面粗糙度要适合检修后重新喷漆的要求以及无损检测的需要，因此根据打磨经验，球罐内外壁在打磨后的表面粗糙度m，并露出金属光泽。
2、自动打磨机器人设计性能分析
（1）机器人自重
爬壁打磨机器人的机身、车轮、机械手等材料应该选择质量较轻、刚度较大的铝合金材料并尽量的缩减机器人机械结构的重量。结合目前已有的壁面检测机器人设计来看，本机器人机械系统整体重量应该不超过张9。
（2）结构尺寸
方面，机器人要能够进入球罐进行罐内壁面的打磨，而出入球罐内部只能通过底部的人孔。实际测量的数据显示，人孔的直径约为600m，因此机器人本体的三个投影面中至少有一个面的对角线要小于60mm。
（3）打磨速度与机器人移动速度
移动速度的设定主要基于高效性和安全性两个因素来考虑。以现场勘测的球罐为例，该球罐的直径为92m，壁厚为32mm。球罐有8条整周纵焊缝，3道整周环焊缝，则需要打磨的球罐内外壁焊缝总长L＝甜omm，根据现场调查，打磨这些焊缝需要6个工人打磨3天左右，按每天工作8小时计算，则每人每小时应打磨焊缝长度L＝44m，则单个工人的打磨速度。
考虑到机器人效率为2倍于人工效率，则机器人打磨速度为V＝150mmmn。机器人的移动速度应该是保证正常爬行的最大速度，启动要平稳，按照3倍于机器人打磨速度考虑，机器人正常移动速度应为V＝500mm／mn:
4）打磨力要求
机器人打磨力过大会损伤球罐壁面，过小会造成壁面漆锈打磨的不彻底，据现场工人测试结果表明，打磨力应该保持在50N左右。