基于Hopf振荡器的船舱检测机器人步态规划研究

船舶等海洋工程装备其舱内具有设备众多、空间受限和结构复杂等特点,传统人工巡检不能解决安全和效率的问题。针对这些问题,结合仿生技术,采用负压吸附和电磁吸附两种吸附方式,设计一种船舱检测的多模式攀爬机器人,该机器人能够在狭小空间运动,并且能够适应不同材质的壁面。基于改进的D-H参数法建立机器人运动学模型,进行运动学正解、逆解的计算;分析机器人运动步态,对比传统的步态控制方法,提出基于Hopf振荡器的机器人步态规划策略;搭建样机控制平台,进行步态控制对比测试。实验结果验证了多模式船舱检测机器人的步态规划的稳定性,为船舶等海工装备新形态检测机器人的研究拓展了新的思路。     

高压输电线路绝缘子清扫与检测机器人的研究

为了保障电力安全输送,污秽绝缘子的清扫以及零值绝缘子的检测是高压输电线路维护的日常工作。针对目前以人工登塔为主的作业方式,提出了一种高压输电线路绝缘子清扫与检测机器人,它携带清扫机构和检测装置,能够在沿绝缘子串自动攀爬时实现对绝缘子的带电清扫与检测工作。介绍了机器人的主要机械结构,阐述了其工作原理。通过理论计算和Adams仿真,确定了主要机构的驱动力,并选择了适当的电机。该机器人结构简单,操作方便,为今后的实体样机奠定了基础。     

一种新型攀爬机器人结构设计

随着科学技术的发展,机器人技术也在不断得到提升。为了满足社会的需求,攀爬机器人的研究力度越来越大。阐述了新型攀爬机器人的结构设计,提出了采用吸盘交替吸附、平行四杆机构爬行的方案;详细分析了该机器人工作原理及步态。     

空间四足爬行机器人设计及步态规划

针对现有的爬行机器人全空间内攀爬和越障能力不足、爬行转向不够灵活的问题,设计了一种空间四足爬行机器人,该机器人从正四面体体心到4个顶角在空间中对称布置4只采用真空吸附的爬行足。机器人爬行期间,始终保持三只爬行足稳定吸附于爬行表面,另一爬行足可以在空间中选择三种路径翻转,可实现直行、转弯、越障及跨越直角爬行表面等功能,并可完成360°空间连续攀爬。文章分析了空间四足爬行机器人的机械结构及其自由度,研究了爬行过程中机器人的球壳中心位移、移动副线位移以及转动副角位移随时间的变化情况,规划了机器人的爬行步态。仿真和计算结果表明,该机器人结构紧凑、运动灵活,空间越障能力强。     

绝缘子检测机器人系统设计

为实现电力输电线路绝缘子零值自动检测,通过对超特高压线路绝缘子检测应用需求的分析,以超高压输电线路为背景设计开发了一种基于STM32的绝缘子检测机器人,可以完成超特高压横串和竖串绝缘子攀爬,重点介绍了绝缘子检测机器人系统设计、机械结构设计、现场试验。以STM32为数据处理核心实现了超高压输电线路绝缘子自动零值检测。     

一种新型磁吸附履带式攀附机构的设计与试验

针对传统磁吸附攀爬机器人攀附力较小、带载能力差的问题,研究高攀附力/自重比磁吸附履带式攀附机构的设计与制造方法。提出一种新型磁吸附履带结构设计方案,研制攀附机构样机并进行性能测试研究。基于ANSYS有限元分析,对比分析4种Halbach磁铁阵列单元的最佳组合模式,实现了轻量化设计的攀附机构,有效提高了磁铁阵列单元的吸附力与自重比。为了实现磁铁阵列在攀爬机器人系统中的应用,融合链条传动和同步带传动方式,设计一种履带式攀附机构,并将它用于磁吸附攀爬机器人系统,完成了垂直攀爬和倒置攀爬运动,最大吸附力/自重比可达2.54。     

免示教六轴焊接机器人在输电线路铁塔塔脚焊接中的应用

针对免示教六轴塔脚焊接机器人在输电线路塔脚焊接进行工艺试验,对去除加劲板的塔脚结构部件主焊缝进行全自动GMAW.验证了焊接工艺参数,检验了焊接工件的变形、焊缝外观及焊缝尺寸.将免示教六轴塔脚焊接机器人生产效率与原手工焊进行了对比分析.研究结果表明,免示教六轴塔脚焊接机器人,在输电线路塔脚焊接中,成形良好、焊缝外观优美呈...     

新型抱臂式架空输电线路巡检机器人研制

应用机器人替代人工实现架空输电线路的精益化管理,对解决线路运维结构性缺员造成的影响具有十分重要的意义。针对目前巡检机器人存在的线路改造工作量大、巡检效率低、智能化程度低等问题,提出一种三臂抱臂式巡检机器人及与之匹配的悬挂式过桥装置设计方法,包括整体设计、结构设计、控制系统、感知系统等。对机器人关键结构和悬挂式过桥装置进行了仿真分析,验证了机器人结构设计的合理性和悬挂式过桥装置的可行性。样机测试结果表明该机器人仅需在耐张塔处搭建过桥设施,即可实现全线连续可靠自主巡检。     

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。     

输电线路角钢塔塔脚焊接变形控制措施

本文对输电线路角钢塔塔脚结构焊接变形产生原因进行了分析,并提出降低焊接变形的控制措施。可供角钢塔塔脚及类似结构生产制造借鉴。     

电厂钢结构除锈爬壁机器人的设计与分析

设计了一种电磁吸附履带式除锈爬壁机器人,可实现对狭窄立柱、横梁等电厂典型钢结构的高空喷砂除锈并回收砂粒。通过建立爬壁机器人沿钢结构壁面喷砂除锈的静力学模型和动力学模型,推导出爬壁机器人向上爬行的电机启动转矩和工作转矩,为电磁铁和电机的选择提供理论依据。利用MATLAB进行计算仿真,获得机器人不沿壁面下滑时吸附力与静摩擦因数、钢结构壁面倾角的关系,讨论了机器人不发生倾覆时摆臂摆角、壁面倾角对吸附力性能的影响。分析结果表明,当钢结构壁面倾角为21.8°,且静摩擦因数为0.4时,机器人所需的磁吸附力达到最大值。当机器人单侧履带的电磁铁数量为20块时,选择吸附力大于54.37 N的电磁铁安装于履带上,机器人不会出现下滑和倾覆,可以保证机器人爬壁的安全性。     

小型风电塔筒检测机器人设计与运动性能分析

介绍一种小型爬壁机器人,用于风电塔筒的检测,以实现难以人工检测的风电塔筒的快速检测。对机器人的整体结构进行了设计,对机器人的吸附结构进行了计算和仿真。对机器人进行动力学分析,验证驱动力矩的计算结果。对机器人进行动力学仿真,确定驱动机构输出转矩的平稳性。通过实验验证了机器人能够在塔筒表面安全稳定地运行。     

针对风电机维护任务的爬壁机器人设计与研究

针对风力发电机检测和维护工作的日益增多,为避免工人高危作业,设计出了一种新型风力发电机检测和维护任务的爬壁机器人。分析了该机器人对风力发电机进行检测和维护工作的实际意义;提出了该机器人的设计技术指标和技术路线,并对机器人的基本功能方案做了重点分析,确定出了机器人的机械本体结构,为防止吸附失效,建立了机器人克服沿壁面脱落、倾覆及吸盘泄漏等几种危险状态下的力学模型,并进行MATLAB仿真分析,确定出了临界吸附力,为机器人吸附装置的吸附力的确定提供参考依据。     

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。     

一种基于磁力吸附的焊缝打磨爬壁机器人设计

设计一种新型的船体爬壁机器人,用来对大型轮船侧壁的焊缝进行打磨,改变了依靠人力打磨作业的方式,不仅提高了工作效率,而且大大降低了安全事故的发生。该机器人包括行走机构、吸附机构和焊缝打磨执行机构。针对爬壁机器人在不同的极限工况下,建立静力学模型,分析爬壁机器人出现滑移失效、横向倾覆失效、纵向倾覆失效、脱离失效时的极限磁吸附力。使用Ansys Electronics Desktop-Maxwell对永磁体进行仿真和结构优化,使之满足所需的磁吸附力。搭建出样机后,对机器人进行性能测试、磁吸附力测试和焊缝打磨测试。结果表明：该机器人不仅焊缝打磨效果好,而且工作性能稳定。     

基于PLC的对称式爬壁机器人的设计

针对壁面作业的特殊性,爬壁机器人必须具备吸附和移动两个基本功能,设计了一种气压驱动、真空吸附、灵活移动的对称式爬壁机器人。该机器人主体部分由有机玻璃构成,既可以减少机器人的质量又可以增加机器人的整体刚度;主要部件是气缸和真空吸盘,采用三菱FN系列PLC控制,由X方向和Y方向上的主气缸及Z方向上的副气缸相互配合完成本体移动、吸盘组吸附和脱离及其他辅助功能。通过对机器人的整体控制实现机器人作业,可降低人工工作的劳动强度,防止工人在壁面作业时出现安全事故。     

双分裂高压输电线路四轮移动检修机器人虚拟样机设计与仿真

针对目前人工带电更换间隔棒检修作业过程中存在效率低、劳动强度大、人身安全得不到保障等问题,设计一种适用于双分裂输电线路间隔棒带电检修的四轮移动机器人。通过分析作业环境及作业对象,设计双臂各带机械手的机器人结构并确定最优的自由度;分析作业过程中的关键技术,提出旧间隔棒拆卸与新间隔棒安装的机器人作业运动规划;在INVENTOR环境下开发机器人虚拟样机三维模型,对作业过程中作业臂的关键状态进行运动学建模;在MATLAB环境下对机器人作业臂进行运动学仿真。结果表明：所设计的双分裂输电线路移动作业机器人虚拟样机能够满足带电检修作业需求,可为机器人物理样机开发提供参考。