三臂式巡检机器人重力平衡及其转向越障方法

提出了一种由4组平行四边形机构串联组成的新型三臂式巡检机器人机构,该机构能够通过调节机器人的姿态来满足越障过程中的重力平衡要求。给出了机器人越障流程规划,并对转向越障中的关键步骤进行了分析,利用二分逼近优化算法搜寻满足重力平衡条件的越障姿态,给出了满足重力平衡约束条件的运动学逆解求取方法,实现了机器人重力平衡约束条件下的转向越障运动。分析结果表明,该新型三臂式巡检机器人具有转向跨越障碍的能力。     

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。     

转臂式八轮移动月球机器人设计与分析

本文针对复杂月球的表面提出了一种新型转臂式八轮移动月球机器人设计方案，(简称：RAEWMLR)，独特的机构设计提高了它跨壕沟，爬台阶和转向能力。本文还对这种月球机器人进行了转向性能分析，稳定性分析，运动重构分析。     

电磁感应式转向盘转速传感器的研究

转向盘转速传感器是汽车电控转向系统(ECPS)的关键部件之一,其输出特性直接影响到ECPS系统的控制性能.介绍了一种电磁感应式转向盘转速传感器的原理及结构,用ANSOFT软件对其进行了电磁场分析,设计了信号电路板及实验装置,并对传感器进行标定以及温度和转速特性实验.结果表明,传感器各项性能满足ECPS系统的要求,不仅可以应用于低转速测量,还可以应用于高转速测量.     

管内移动机器人中的转向机构设计技术

介绍了管内移动机器人的转向设计技术及相应的机构，并对一些典型样机的工作原理、结构特点及适用范围进行了分析。指出了转向机构设计技术的发展趋势。     

五轴全轮转向轮式机器人转向模式研究

针对目前多轴轮式机器人转向控制不灵活这一问题,基于阿克曼转向控制定理,分别提出了基于D(机器人转向中心与第1轴的距离在机器人纵向轴线上的投影距离)和基于前后轮转角的转向控制方案。在此基础上,为便于控制,将第一轴或者第五轴左侧车轮转角和转向模式切换开关作为输入变量。并制作了五轴轮式机器人样机,分别利用STC12C5A60S2单片机和Lab VIEW开发了下位机和上位机控制系统,搭建了基于蓝牙的无线测控系统。进行了侧方位停车、并列停车、原地回转的试验验证,试验结果表明利用所提出的转向模式控制五轴轮式机器人,可以在狭小的空间里,实现非常灵活的行驶轨迹控制,满足机器人机身姿势的灵活控制。     

新型双列双作用球活塞式车辆转向泵

该文在分析球活塞泵与叶片式车辆转向泵的工作原理的基础上,提出一种新型双列双作用球活塞式车辆转向泵,并深入分析了该泵的结构和工作原理,指出该泵比传统叶片式车辆转向泵具有结构更紧凑、机械振动和流体冲击更小、更耐高温、寿命更长、工作更可靠等优点,尤其是该泵可实现更符合车辆转向实际工况的流量递减控制特性,为传统叶片式车辆转向泵的更新换代提供了参考方向.     

多功能轮椅机器人的结构设计及其性能分析

轮椅机器人可以为肢体残疾人群和老龄人群提供帮助,从而改变他们的生活质量。针对现有轮椅存在结构、功能单一的缺点,设计了一种多功能轮椅机器人,着重分析了其转向和升降性能,为轮椅机器人设计和制造提供了一定的理论基础。     

基于动力学分析的差速驱动AGV原地转向稳定性研究

针对偏心式差速驱动货叉自动导引车(Automated Guided Vehicle,AGV)在原地转向过程中出现旋转中心偏移,进而影响AGV原地转向稳定性的问题,采用动力学分析与仿真相结合的方法对差速驱动AGV原地转向稳定性进行研究.建立AGV原地转向动力学模型并对车体侧滑等现象进行分析,推导AGV原地转向稳定性的相关公式,获得影响AGV原地转向稳定性的结构参数和运动参数.通过动力学分析软件ADAMS仿真,仿真结果验证公式的精确性以及获得各参数对AGV原地转向稳定性影响规律.根据推导公式与仿真结果,获得优化的结构参数和运动参数,优化后的AGV原地转向稳定性显著提高.     

全地形机器人转向特性分析

为了提高全地形机器人的转向性能,建立了3自由度转向模型,并分别以质心侧偏角为零、轮胎与地面无滑移为转向、驱动控制为目标,推导出转向因素公式,设计了一种四轮独立转向-独立驱动(Four Wheel Independent Steering and Independent Drive,4WIS-4WID)控制方式。通过simulink与虚拟样机联合仿真,针对车速、载重对转向特性的影响进行分析。研究表明,该控制方式能够在低速转向时进一步提升机器人的灵活性,在高速转向时改善机器人的稳定性,但负重及速度的增加会对机器人的转向性能造成不利影响。     

Navigation-oriented design for in-pipe robot in recursively divided sampling space with rapidly exploring random tree

Gas pipelines are subject to periodic inspection and maintenance for safety and longevity. Many robotic inspection systems have been developed for in-pipe applications, but systematic geometric design methodology that is suitable for in-pipe navigation has not been well studied so far due to difficulties in predicting the capability of maneuvering through the obstacles inside of pipelines such as bend, miter, and T-branch joint. The geometric design of the robot is critical to the performance of such in-pipe robots because the actuation and the measurement are constrained by the shape and the size of the robot. In this paper, we propose a design methodology that finds the maximum value of geometric design parameters of the robot with recursive evaluation of the parameter values in the design parameter space. The role of the design space division is to reduce the search region and to increase the number of parametric samples to near optimal values. As a parameter evaluation method, we adapt Rapidly exploring random tree (RRT) because it is known to be suitable for solving narrow passage problems for high-dimensional systems. Our design method makes it possible to find an optimal parameter set without computing complex cost functions. The design result of the in-pipe robot is 8 % larger than that of a heuristic geometry-based approach in three-parameter design problem.

     

小型螺旋轮式管道机器人设计

针对管道内径为Ф100mm的微小型管道检测机器人研究,提出了基于螺旋推进原理的微小型管道机器人的解决方案。新型的旋转体和保持体结构的设计,使此管道机器人具有较大的牵引力和移动速度。机器人采用节段式设计,使得其在体积微小的同时,具有强大的功能扩展性。本文介绍了螺旋推进管道机器人的组成及工作原理,对机器人的机械结构进行了设计,并且分析了其在弯管内的几何与运动约束条件。     

管道机器人弯管通过性的分析

讨论了管道机器人的数学模型,并且对垂直弯管和分支管道的通过性做了分析.通过建立机器人的几何方程,使得机器人可能通过各种弯管.其结果可对机器人的动静态特性研究提供一定的参考.     

空间曲线形微细管孔检测系统设计

提出了一种针对于微细管道的检测系统的设计方案。介绍了由上位机,下位机和现场设备组成的空间曲线形微细管孔检测系统。分别讨论了构成这种检测系统的微机器人驱动机构,曲率传感器单元,位移检测器单元,数据采集、转换、调理的实现方法。     

管道机器人自带线缆机构设计与分析

有缆管道机器人工作距离较近,且容易在破损的管道中出现卡死的情况,在分析了这些缺点的基础上,提出了自带线缆管道机器人的整体机构设计和绕线器的机构设计,并对其行进距离进行了分析。为了使计算结果更加明显,选择的自带线缆机构所携带的线缆的长度为25米,通过计算自带线缆机器人和普通管道机器人的极限行进距离,得到前者比后者多行进10～12米的结果。结果显示,当机器人安装该机构时,其行进距离会大大的增加。     

一种单向伸缩式管道机器人系统的建模与仿真

介绍了基于单向运动机构的伸缩式管道机器人工作原理,对管道机器人整机系统进行合理简化,得到等效系统模型。根据等效模型,分析直流伺服电机、滚珠丝杠,以及单向运动机构的动力学行为。为了研究系统的输入电压信号和输出的运动速度之间的关系,建立了机器人系统的完整框图模型。利用M atlab对机器人系统进行仿真,分析不同输入信号下系统的响应特性,为管道机器人的机构设计和控制器设计提供理论依据。     

TLC900型运梁车电液转向控制系统的仿真与试验分析

针对应用于高速铁路客运专线建设的TLC900运梁车的关键部分——转向控制系统进行深入研究,阐述转向系统的工作原理,建立转向控制系统的数学模型。根据运梁车的转向原理及转向性能要求,采用分段PID控制策略,并在此基础上运用Matlab中的Simulink软件包对该系统进行动态特性数字仿真,现场试验结果与仿真结果的比较分析证明了该控制方法的可行性,为进一步改善运梁车的转向控制性能奠定了基础。     

In-pipe inspection robot with active pipe-diameter adaptability and automatic tractive force adjusting

An in-pipe robot with active pipe-diameter adaptability and automatic tractive force adjusting is developed for long-distance inspection of main gas pipelines with different diameter series. Its physical design employs the scheme that three sets of parallelogram wheeled leg mechanism are circumferentially spaced out 120° apart symmetrically. This structural design makes it possible to realize the adaptation to pipe diameter and tractive force adjusting together. On the basis of analyzing the mechanical actions of the adaptation to pipe diameter and tractive force adjusting, the related mechanical models are established, and their control system structure and control strategy are discussed. To verify the pipe-diameter adaptability and tractive force adjusting of the robot, related field experiments are implemented in actual underground gas pipeline. The experimental results show that the theoretical analysis in this paper is valid and the prototype of this robot can work well in actual underground gas pipelines. Compared with other similar robots, this robot, which employs active mode for its adaptability to pipe diameter, can be adaptable to the wide range of gas pipeline diameters from 400 mm to 650 mm and automatically provide a stable and reliable tractive force with strong capacity of tractive force adjusting. As a mobile carrier for visual inspection and nondestructive testing to monitor block, corrosion, crack, defect, and wall thickness of main gas pipelines, its inspection range of one-time job in pipelines is extended beyond 1000 m.     

介质压差驱动管道机器人在线取能方法研究

提出一种摩擦轮式在线取能的研究方法,阐述了新型锥阀调节式介质压差驱动管道机器人的运行调控机理。通过分析管道机器人驱动单元在管道内工况下运行速度、压力差及所受驱动力之间的关系,得到其负载特性。进而利用CFD软件对流体系统进行建模、合理设置参数及网格划分,验证了其在实际工况下的负载特性,仿真结果表明满足管道机器人检测作业的功率需求不小于200 W。依据能量参数指标和管道行业技术要求,管道内壁正压力不大于800 N的指标,研制出了具有按需自动启动停止收放、压力可调、跨越障碍等功能的摩擦轮式在线取能单元,与驱动单元协同作业实现在线取能,并存储于蓄电池中。为管道机器人在长输管道内作业的能源供给提供了新的解决方案。