履带式巡检机器人底盘结构动力学仿真分析

履带式机器人具有负载能力大、越障能力强等特点,被广泛应用于巡检探测、应急救援等领域。它在行走过程中底盘结构力学稳定性,将直接影响机载探测器、传感器等的工作性能。针对此,建立动力学理论模型和路谱函数,利用动力学分析软件ADAMS建立履带式机器人底盘的虚拟样机模型,并结合路谱函数,对不同路况下的底盘动力学特性进行仿真分析。分析得出不同速度下的振动加速度曲线,进而为机载设备安装布置和性能预测提供参考。     

基于ADAMS宏命令的薄煤层工作面巡检机器人建模与仿真

为了实现履带式巡检机器人虚拟仿真和实际运动情况相符合,在ADAMS软件中用宏指令建立了各条履带的仿真模型,并对履带块间的衬套力、接触力及求解器等参数进行了合理设置,对巡检机器人越障过程进行了虚拟仿真,得到了电机驱动力矩变化规律,最后对巡检机器人试验样机进行了越障性能试验,所设计的巡检机器人越障性能指标达到了设计要求。     

基于有限状态机的输电线路巡检机器人自主越障运动控制方法

针对输电线路巡检机器人自主越障运动控制复杂、越障效率低等问题,以一款五臂式巡检机器人为例,通过规划与分析机器人越障动作序列,基于有限状态机理论,提出一种机器人自主越障运动控制方法。通过建立以传感器检测信息为迁移条件的越障运动控制模型,对机器人自主越障运动进行控制;将机器人置于线路环境进行巡检实验。结果表明：该机器人能自主识别并稳定、高效地跨越线路障碍,完成巡检任务,验证了机器人系统的合理性及自主越障运动控制方法的可行性。     

基于多传感器的超高压输电线路巡检机器人越障控制

根据500 kV超高压架空输电线路的结构及障碍特点,设计多传感器、多驱动器巡检机器人越障控制方案,提出采用多传感器二次定位方法实现巡检机器人越障时的空间定位.阐述系统的结构和越障原理,通过线下模拟实验环境,不断测试生成合理的知识库,实际越障时根据实测信号自动调用知识库完成自主越障动作.实验结果表明:传感器工作可靠,知识库和空间定位方法设计合理,巡检机器人能高效、快速、高精度地完成巡检及越障任务.     

基于多传感器信息融合的输电线路巡检机器人自主越障方法研究

针对550 kV架空输电线路巡检机器人在运行过程中对线上金具识别不稳定及自主越障效率低等问题,基于多传感器信息融合的方法,结合机器人在线越障过程的特点,提出了一种基于多传感器信息融合自主越障方法与策略,并进行了在线自主越障实验。结果表明:以巡线机器人为平台,基于多传感器信息融合的机器人自主越障策略是可行的,提高了机器人越障运动的准确性和灵活性,保证机器人安全可靠的运行。     

高压线路巡检机器人机械臂闭链机构的运动学分析

针对传统高压输电线路巡检机器人作业范围小,越障效率低以及不能跨越引流线的问题,提出了一种三臂式高压输电线路巡检机器人,该机器人前、后机械臂采用平行四边形结构设计,属于局部含有闭链机构的混链机构。在分析了机器人前、后机械臂结构特点的基础上,提出了局部含有闭链机构的机构运动学方程的建模方法。借助MATLAB软件对机械臂的越障空间进行了分析,利用ADAMS软件对机器人在线路行走及跨越引流线过程进行了仿真,验证了机械臂结构的合理性,并通过试验验证了具有局部闭链机构的三臂式机器人可以更好地跨越线路障碍。     

基于模糊PID的箱梁移动焊接机器人

针对结构化箱梁移动焊接作业需求,设计了一种新型六足轮腿式机器人及其控制系统。首先设计了机器人的本体结构模型;然后针对机器人模型进行了运动学分析与建模,规划了机器人的越障步态;同时为了保证机器人在直线运动过程中的稳定性,采用了模糊PID控制算法,再利用Simulink软件进行了仿真;最终搭建了实验平台进行实验测试。实验证明,基于模糊PID控制方法的轮腿式机器人的直线运动偏差相比于普通PID控制方法的更小,能够实现稳定的越障运动。     

一种搜救机器人的设计与越障分析

为了解决现有履带式煤矿井下救援机器人质量偏重、机动性较差的问题,采用轮毂电机为动力,设计了一款具备检测功能的双摇臂搜救机器人。根据双摇臂履带机器人的整体结构,结合事故后井下地形和障碍物的构形特点,得出了障碍物的简化模型,采用D-H法分析了机器人的最大越障能力,利用Solidworks软件对机器人进行了建模并在Adams中进行了仿真,结果表明所设计的机器人能够实现对理论最大障碍物的跨越,验证了在保证搜救机器人越障能力的前提下,由减轻机器人重量来提高其机动能力的可能。     

自抬升越障导盲机器人设计

设计并制作了一款自抬升越障的导盲机器人,此机器人可在平坦道路上快速安全行走,遇到障碍时能够语音提示,并越过路肩等较低障碍物。该机器人采用了新型的越障机构,动作平稳。介绍了越障机构的工作原理,对越障机构进行了建模,采用拉格朗日方程对其进行了动力分析,选择了合适的动力部件,经过实验验证,证明该机器人运动平稳,可以轻松完成越障功能。     

基于切比雪夫机构的六足机器人研制

因足部能抬起离地,足式机器人的越障碍能力强,能适应复杂的路面,具有良好的应用前景。但由于控制技术、平衡性和稳定性等的限制,目前足式机器人仍处于实验室研究阶段。研制一种六足行走机器人,其本体是基于切比雪夫原理的二十杆机构,通过活动结点连接,在电机驱动及电路控制下,实现前进、后退、爬坡、翻越障碍、躲避障碍、转弯等智能化的功能。试制出样机,并进行实验验证。结果表明：该六足机器人稳定性强、行走快速,能在崎岖不平的路面行走;成本低,具有良好的市场前景     

面向林地作业的腿履复合移动机器人构型设计与越障策略研究

针对林地地面环境复杂、台阶和倒木障碍多的问题,设计一种腿履复合移动机器人。在分析犬类腿部骨骼结构参数和运动特性的基础上,设计3关节构型与履带复合的移动机器人腿部结构,为了尽可能减轻整机质量,将履带部件和机器人腿部的大腿结构有机融合。构建机器人单腿的运动学模型,分析机器人足端工作空间,提出针对腿履复合移动机器人的林地越障策略,仿真分析越障过程中机器人关节的动态特性。仿真结果表明：利用腿部关节摆动和履带推进的组合和适时切换,该腿履复合移动机器人能实现灵活的台阶和倒木障碍的跨越;越障过程中,除与障碍接触时刻的关节力矩突变外,腿部关节力矩变化平稳,履带运动模式和足式运动模式切换平顺。研究为下一步机器人样机研制和控制系统开发提供了技术基础。     

高压输电线路巡检机器人机械结构研究现状及发展趋势

随着国家电网的发展,高压输电线路的人工巡检任务日趋繁重,因此利用智能机器人技术代替传统的巡检方法已经是国内外研究的热点。结合目前国内外巡检机器人的研究现状,对其机械结构研究现状进行了分析,并归纳了其类型以及行走机构、越障机构的结构特征,提出了电力巡检机器人的发展趋势。     

永磁吸附履带式船舶爬壁机器人结构设计

分析了一种永磁吸附履带式船舶爬壁机器人结构及工作原理。通过交流伺服电机驱动的永磁吸附履带机构使机器人能完成垂向爬壁的运动功能。为提高机器人的负载能力和越障能力,结构上采用了新型的永磁万向轮辅助吸附机构和从动轮浮动机构。研究中分析了永磁吸附履带爬壁机构的力学状态。通过对吸附系统的磁力仿真及磁力实验分析,合理设计了永磁吸附履带爬壁机器人吸附单元结构形式和电力驱动系统参数。     

永磁吸附履带式管外爬行机器人的力学分析及运动仿真

为提高管外机器人的负载能力与越障能力，设计一种永磁吸附履带式管外爬行机器人。建立机器人在管道上的静力学和动力学模型，得到机器人在轴向和周向稳定运动时的吸附力条件。利用Ansoft Maxwell对比分析磁性履带组中永磁铁2种不同布局方式，选定合适的布局方式并计算该布局方式下磁性履带组在轴向和周向运动时能够提供的吸附力，验证了磁性履带组设计方案的合理性。最后基于ADAMS进行了运动仿真，得到越障过程中质心变化规律，验证了机器人具有良好的越障性能。     

基于ANSYS的导盲机器人底盘有限元分析

机器人底盘作为导盲机器人的基础部件,需要保证其稳定性和可靠性。利用SolidWorks建立底盘结构三维模型,然后导入ANSYS Workbench中对底盘模型进行静力学分析、模态分析和谐响应分析。静力分析结果表明底盘受到的最大应力为37.813 MPa,计算得到安全系数为5.4,底盘结构的强度满足要求;模态分析得出底盘结构的各阶固有频率和振型,根据底盘结构的固有频率选择符合要求的电机,避免底盘在驱动电机的激振作用下发生共振;谐响应分析得到减震支架发生共振的频率、共振幅值,为机器人底盘结构的进一步优化设计提供理论依据。     

500kV超高压架空输电线路巡线机器人的空间巡线方法研究

针对500 kV架空输电线路巡线机器人在越障过程中的线路辨识问题,提出采用激光扫面传感器实现巡线机器人在越障过程中的空间定位。阐述越障原理和越障中的巡线方法,采用一定的逻辑算法,利用激光传感器的反馈在三维空间中准确地定位线路,实现机器人在无人工干预状态下的自主越障。试验结果表明:基于激光传感器的越障巡线方法稳定可靠,实时性好,能满足实际运行中的巡线要求。     

基于多传感器信息融合移动机器人导航定位研究

移动机器人的导航及定位是机器人自主导航的关键技术之一。为提高移动机器人的导航及定位能力,提出以多种导航定位传感器组合为融合单元,设计扩展卡尔曼滤波算法,将陀螺仪、里程计和电子罗盘采集的数据进行融合。设计模糊神经网络对所融合的数据进行训练处理,提高数据处理的精度和效率,实现对移动机器人精确的控制。并进行了仿真分析,结果证明：所提出的多传感器信息融合算法既可使移动机器人在复杂环境中自主定位,又实现有效避障,有实际参考价值。     

工业管道可变径内检测机器人

以常见的外径为219mm和273mm的工业管道为研究对象,针对其水平管段、垂直管段、弯头、变径节等部位的检测,研制了可变径内检测机器人。该机器人采用连杆支撑的3个独立履带驱动模块以适应不同管径以及不同姿态的爬行,采用柔性滑动机构以自动适应管径的微小变化并提高越障能力,采用薄膜压力传感器采集三履带与壁面之间的压力以对机器人的姿态位置进行闭环控制。试验结果表明,该机器人具有较好的工业管道检测环境适应能力,可顺利通过水平、垂直、弯头及变径管段,可以搭载各种检测模块对工业管道进行检测。     

基于单目ORB-SLAM2算法的煤矿搜救机器人定位研究

煤矿生产中,瓦斯爆炸,塌方等事故时有发生,煤矿事故发生后,为了能够快速地确定伤者的位置从而进行救援,利用开源单目ORB-SLAM2算法,结合现有移动机器人平台,对移动机器人进行定位研究。分别在光线充足和有辅助光源的黑暗条件下进行模拟实验,得出了移动机器人的运动轨迹,为实际井下救援过程中的定位提供了数据基础。