随着工业的飞速发展,石化行业大型化工储罐壁面锈层的清理成为一项巨大的工程。传统除锈方法效率低,而且长时间除锈作业会严重影响操作人员的身体健康,造成环境污染。机器人除锈降低了劳动强度,减少了环境污染,针对石化储罐除锈作业设计了一套除锈机器人控制系统。本文主要工作和创新性成果如下:一、根据除锈机器人作业特点和功能要求,提出了除锈机器人控制系统整体方案,同时对机器人控制系统架构、硬件系统、软件系统进行了详细设计。二、分别建立了除锈机器人车体运动学模型、机械臂运动学模型和机器人整体运动学模型。采用PID控制算法优化了电机三闭环控制系统,设计了除锈机器人姿态控制算法,完成了除锈机器人驱动性能分析,通过仿真实验验证了除锈机器人的运动学模型的正确性和除锈机器人的驱动性能。三、详细分析了石化储罐除锈工艺,选取了节能环保的高压水射流除锈工艺,设计了一种适合于石化储罐除锈的大面除锈作业路径,完成了除锈机器人作业路径规划。针对不同作业任务设计了机器人控制策略,以实现机器人的全方位高效除锈。四、完成了除锈机器人高压水射流除锈系统集成,通过大量现场试验完成了除锈机器人的附壁行走能力、转弯灵活性、负重能力、以及高压水除锈质量和可靠性测试,试验结果证明本文设计的控制系统能够满足除锈机器人除锈作业功能要求。