课题以热媒炉炉膛清灰除垢机器人为研究对象,针对项目提出的机器人需要实现的功能和需要满足的性能指标,并结合当前壁面移动机器人技术的发展,设计出一种能携带清灰除垢系统吸附于热媒炉炉膛内壁爬行的移动机器人平台。机器人可代替工人进入炉膛内部自动清垢和吹灰除尘,完成热媒炉的清灰工作。论文对国内外热媒炉炉膛清灰除垢技术和壁面移动机器人技术的发展现状及应用情况进行了介绍。根据热媒炉炉膛内的作业环境,提出了永磁吸附、双履带式结构的清灰除垢机器人本体方案。研究设计了机器人的磁吸附系统、驱动系统、清灰除垢系统、抗倾覆机构、防跑偏机构和控制系统总体构成等,完成了热媒炉炉膛清灰除垢机器人的总体设计。对热媒炉炉膛清灰除垢机器人进行了基于SolidWorks环境下的虚拟装配,并对关键零件进行了基于COSMOSWorks有限元分析软件的应力及变形校核,确保设计满足强度及刚度要求。通过热媒炉炉膛清灰除垢机器人虚拟装配及有限元分析,为进行机器人零部件的设计加工提供可靠性分析,从而降低研制费用和缩短设计周期,并为清灰除垢机器人的成功研制提供了最有利的保证。对清灰除垢机器人在工作过程中的受力进行了分析。分析了机器人作业中的危险情况及其产生原因,得出了导致倾覆的主导原因及形式,建立起了机器人稳定性与磁吸附力和电机转矩之间的关系。磁路结构的设计是保证机器人在热媒炉炉壁盘管表面可靠吸附的关键技术。论文根据力学分析确定的磁吸附力的大小,选取了具有高矫顽力的钕铁硼稀土永磁材料,确定了磁路类型,分析了动态磁路的间隙变化与磁吸附力大小之间的关系,并对磁吸附力进行了计算和相应的试验。热媒炉炉膛清灰除垢机器人的研制提高了热媒炉定期清灰的效率和自动化水平,改善了工人工作环境并减少污染,开辟了一个崭新的领域。