管道机器人自适应管径调节机构的研究与仿真

设计了一种管道机器人自适应管径的调节机构,采用丝杠螺母作为机构的调节方式,研究了机器人适应不同管径时调节机构的力学性能以及机器人在圆形管道内行走时调节机构上的车轮运动状态,并以机器人适应管径为φ445mm～φ558mm为例,利用Matlab仿真软件,对机构做了运动学仿真,通过仿真得到了丝杠有效转矩T和连杆与水平方向夹角以及机器人牵引力F和丝杠导程P参数之间的关系.仿真表明,设计的调节机构能适应管径变化,也能保持机器人牵引力稳定.     

管道机器人适应不同管径的三种调节机构的比较

为了使管道机器人能够适应管径为400～650mm的管道,介绍了3种适应不同管径的常用调节机构.分析了每种调节机构的力学特性,给出了计算结果,比较研究了各种调节机构的优缺点.针对工程需要,选用了滚珠丝杠螺母副调节机构,滚珠丝杠上的筒式压力传感器保证驱动轮和管道内壁间的压力始终处于稳定的范围,使管道机器人具有充裕并且稳定的牵引力,牵引力的实验表明该调节机构具有1404N的牵引力输出.该调节机构能很好地适应管径为400～650mm的管道.     

排水管道检测机器人机构设计及性能分析

提出了一种基于平行四边形支撑机构和丝杠副调整机构的排水管道检测机器人机构设计方案。通过试验验证后,结果表明理论分析基本上和试验结果一致,满足设计要求和工作要求。     

螺旋驱动管内机器人自适应运动机理与机构设计

为了提高螺旋驱动式管内机器人在直管道和不同曲率半径弯管道中的环境适应能力,对自适应运动机理这一问题展开研究。考虑管道环境特点,在机器人运动学和力学建模的基础上,分别提出直行运动机理、转向运动机理和负载能力调节机理。调节螺旋轮倾角能够使螺旋驱动式管内机器人具有环境自适应性,并能够避免运动干涉和滚轮打滑的问题。基于自适应运动机理,提出一种基于自适应联动机构的螺旋驱动式管内机器人。自适应联动机构通过偏心臂反馈环境信息,并利用差动原理改变螺旋轮倾角。动力学仿真结果表明:该机器人能够机械自适应地通过直管和不同曲率半径的弯管,同时能够通过自适应联动机构调节负载能力。     

适应管径变化的管道机器人

研制了一种能适应管径变化的新型管道机器人.介绍了机器人的机构组成及工作原理,并分析了其运动学和静力学特性.机器人采用三组行星轮系作为行走部件和径向尺寸调节机构,并沿圆周均匀分布.这种设计使得机器人能够根据管径大小自适应地调节径向尺寸,从而能够在有一定管径变化的管道中工作.实验证明,该机器人的设计符合实际要求.     

中央空调风管清洗机器人自适应调节机构的研究

根据国内中央空调风管特点及尺寸要求,提出一种风管清洗机器人自适应调节机构。分析了机构的工作原理、力学特性,建立了数学模型,进行了仿真。结果表明,调节机构对这些风管有极强的适应性,同时可增强机器人的牵引能力。     

微小管道机器人适应不同管径的3种调节机构的力学分析

针对内径为15 mm~20 mm的微小管道,设计了3种适应不同管径的常用调节机构。分析了凸轮推杆和丝杠螺母副调节机构的力学特性,并给出了计算结果,比较分析了各自的优缺点。根据实际需要,最终选用了丝杠螺母副调节机构,设计了能适应管径为15 mm~20 mm管道的机器人。利用机械系统动力学仿真软件ADAMS建立了机器人虚拟样机牵引力测试模型,仿真表明:该调节机构具有15 N左右的牵引力输出,且该调节机构的适应管径能力很好地满足设计需要。     

自适应管径全驱式管道机器人结构设计与分析

针对管道焊接完成后内部情况无法通过人力检测的问题,提出了一种可在焊接管道内自主检测的管道机器人。该机器人能够自主适应管径的变化,以解决当前机器人通过人为控制支撑机构造成的控制复杂、控制精度不高等问题。首先,给出了管道机器人的设计需求,介绍了管道机器人整体结构与工作原理;然后,对机器人的支撑机构进行了方案设计和受力分析,分析了管道机器人整体结构的几何约束以及在弯道中的运动约束;最后,基于Adams软件对提出的方案进行仿真实验,验证了其在管道内的通过性。     

管内移动微型机器人研究与发展现状

管内移动微型机器人是微型机器人领域的一个重要的方向,其主要包括用于发电、化工、制冷等行业中的细小管道检测的刚性管内移动的微小型机器人,以及能进入人肠道的内窥镜的柔性管内移动的微型机器人。将微型机器人的研究方向与内容进行总结,介绍管内移动微型机器人的国内外研究发展现状,讨论管内移动微型机器人的研究内容与方向。     

微型管内机器人的发展现状与展望

首先论述了微型管道机器人的发展背景及传统管内机器人的区别,然后在对国外几种驱动类型管内微型机器人的工作原理分析阐述的基础上,指出了目前管内微型机器人研究中所面临的主要问题,并对实现微管内机器人对实用化的关键技术及研究发展方向进行了探讨。     

柔性蠕动管道机器人结构设计和通过性分析

为提高对管道复杂环境的适应性,实现机器人平稳可靠行走,对柔性蠕动管道机器人进行了结构优化设计和管内通过性分析。该机器人采用柔性弹簧轴驱动和单向轮机构,靠自身的结构自适应性实现蠕动行走,并能在一定范围内自主适应管道内径和形状的变化。通过对蠕动机器人在直线管道的运动分析和受力分析,得到了机器人的蠕动行走条件。利用ADAMS仿真软件对机器人进行了运动仿真,验证了该机器人蠕动行走的可行性和行走条件的正确性。     

一种两转一移完全解耦并联机器人机构及其特性分析

提出一种具有两转动和一移动自由度的完全解耦并联机构,运用约束螺旋法对机构的自由度数目和运动特性进行分析,推导出了该机构位置正反解的解析表达式,进而求得机构的雅可比矩阵,验证了机构的解耦特性,并对机构的奇异性进行了研究。所提出的解耦并联机构丰富了机构构型库,对其进行的性能分析证实了机构解耦特性,从而为其进一步的应用奠定了理论基础。     

双履带式巡检机器人翻越圆管能力分析

对双履带式巡检机器人翻越圆管障碍过程进行了运动规划,考虑机器人越障过程中的几何约束、滑移稳定性条件和倾翻稳定性条件,对机器人翻越圆管障碍的各个阶段进行越障能力的理论分析,为双履带式巡检机器人翻越圆管能力提供理论分析依据;设计了一台双履带式巡检机器人样机,选取直径D=60mm钢制圆管为障碍,对越障模型进行数值仿真分析和实验研究,得到了各阶段的最大高度值,并确定了机器人能成功翻越圆管障碍的最大高度值。     

混凝土管端口打磨机器人设计及力学性能分析

为提高预应力钢筒混凝土管道端口的打磨精度和效率,设计了一种新型的自行走式端口打磨机器人。基于构型演变法对该机器人进行了构型设计及结构设计,建立了其力学模型。以插口端打磨机器人应用于4 m口径管道为实例,求解了机器人运行过程中的极限载荷,并进行了有限元仿真分析,分析结果表明,该机器人在运行过程中,强度、刚度满足现场需求。现场试验验证了该机器人具有较高的打磨效率与工作可靠性。     

一种新型可控机构式机器人机构振动特性

可控机构式机器人将驱动电机和减速器安装在机架或机架附近,使机构运动惯量显著减小,改善了机器人机构的动态性能.为了研究这种新型的机器人机构的动态性能,避免其发生异常振动,本文以一种所研制的机器人机构为研究对象,对其弹性动力学进行了建模,并对其振动特性进行了研究.首先对该机器人机构进行运动学分析,然后基于有限单元法建立其弹...     

一种轮腿式悬垂绝缘子检测机器人机构分析

在输电线路维护中,采用绝缘子检测机器人带电检测输电线路不良绝缘子的应用越来越广泛。基于轮腿式移动机构,针对500kV超高压交流输电线路悬垂绝缘子串的线路环境和绝缘子带电检测作业任务要求,提出了一种悬垂绝缘子检测机器人机构,介绍了其运动原理并确定了机构的尺度参数。运动学分析指出了机器人在运动过程中存在速度冲击的问题,分析了产生速度冲击的原因,并通过合理的运动规划消除了速度冲击。仿真结果表明,运动规划后的机器人冲击减小,运动平稳。     

新型导管搬运机器人的静刚度及动态特性分析

为提高航空导管的加工效率,配合数控弯管机进行直管弯曲加工工作,设计了一种新型三坐标式导管搬运机器人.该机器人在搬运导管的工作过程中,其静刚度与动态特性是影响工作质量与精度的重要因素.针对该三坐标式搬运机器人的特点,利用旋量理论求解出该机器人的雅可比矩阵;利用有限元仿真软件对其进行静刚度分析,找出机器人工作的极限位姿,并对该机器人位姿进行模态仿真分析;结合静刚度映射理论对其进行静刚度辨识试验并求解出其刚度矩阵,进行了模态试验;试验分析结果与仿真结果进行对比,误差均不超过10％,验证了所建立模型的有效性.从而保证了搬运机器人较高的工作质量与连续性.     

伤员转运机器人自平衡机构的动力学分析

为了提高复杂灾变环境中伤员的救援效率和成功率,提出一种具有3R1T的4-UPS/PS并联机构作为转运机器人的自平衡系统,利用螺旋理论对自由度进行分析,并利用修正的G-K公式检验。采用封闭矢量法求解各驱动杆杆长与动平台位姿间的关系。推导了自平衡补偿机构的动能表达式、势能表达式,利用拉格朗日法建立了自平衡补偿器的动力学模型,通过Adams仿真软件对自平衡过程进行仿真分析运动性以及驱动力。实验结果表明,机构运动性能优越,驱动性能良好,具有很强的可控性和稳定性,适用于救援转运机器人的自平衡系统。     

一种新型四自由度并联机器人机构的设计与分析

提出了一种新型四自由度并联机器人机构,该机构能实现空间的三维移动和一维转动。利用螺旋理论对机构进行自由度分析和瞬时性分析,验证了构型方法的正确性。通过对机构进行输入输出关系分析,求得机构的雅可比矩阵为4×4阶对角阵,证明了机构的完全解耦和完全各向同性。因此该机构控制简单,具有较好的运动和力传递性能以及实用价值。     

针对联排管的管外爬行机器人设计与分析

针对石化、炼化厂大量应用的加热炉内竖直联排管的检测,设计了一种管外爬行机构,此机构能够解决细长管小间隙单向排布检测难题;机器人的行走系统采用单驱动轮式行走方式,利用剪刀手抱紧结构能够适应50~90 mm以内的管径变化。列出了该机器人动力学分析方程;并得出了最佳主驱动轮与主夹紧轮中心连线和水平线的夹角α范围;该爬行系统具有防偏、管径适应调节、结构简单等优点。