斜拉桥爬缆机构的研制

研制高速度,大负荷的爬缆机构,是实现斜拉桥缆索维护作业机器人化的关键,对于桥梁安全,美观具有重要意义。针对不同的工况,研制了2类爬缆机构的工程化样机,经过实验室多次试验后,在上海徐浦大桥,南浦大桥上成功地进行了现场试验,结果表明2类爬缆机构都能在斜拉桥缆索上实现安全高效的爬升作业。     

管道连接件安装机器人液压系统管路精简设计

水下大口径管道沟槽式连接件安装作业机器人是有缆机器人,缆索中包含有液压管路和通讯线路。为了减小缆索对水下作业主体运动的影响,将电磁阀由控制柜移到水下作业主体上,使用水声通讯代替部分电缆通讯,并改进了相应的控制软件和硬件系统。该方法可以有效精简液压系统管路,减小缆索直径,降低缆索对水下作业主体运动的影响,同时也降低了母船上绞车的复杂程度。     

缆索Ⅰ号机器人样机爬升机构的分析及试验

高空缆索的有效维护一直是困扰斜拉桥管理者的问题。提出了采用缆索维护机器人来实现对缆索的自动维护。通过不同爬升机构模型的分析及试验,研制了适于螺旋六棱柱缆索爬升的缆索Ⅰ号机器人样机,解决了机器人在任意倾斜度缆索上爬升的难题,为特种机器人在极限环境中的应用开辟了新的领域。     

连续行进式气动缆索维护机器人的研究

该文以斜拉桥缆索的防腐喷涂为目标,研制了一种全气动驱动连续行进的缆索维护机器人。设计出以同步定比速度分配回路为核心的气动系统,搭建了以PLC为核心元件的主从式监控系统。通过实验表明,该机器人具有行进速度稳定、连续及对缆索适应能力强的特点,为提高机器人缆索喷涂作业质量提供了技术保障。     

面向水下作业的水液压机械手研究与展望

水液压技术在水下作业环境中具有鲜明的技术优势,在海洋探测、海洋资源开发等领域具有广阔的应用前景。水下机械手是执行水下作业任务的重要工具,将水液压技术应用于水下作业机械手,可降低水下机器人-机械手系统的复杂程度、提高性能上限。通过阐述当前国内外各研究机构针对不同应用场景所研制水下机械手的结构特点、研究水平和商业化发展现状,对比分析不同驱动形式的优缺点及其对水下机械手性能和设计要点的影响,得出水液压驱动水下机械手是当前水下作业工具的最佳选择。在此基础上分析了水液压机械手设计中需解决的摩擦与润滑、材料、动力学模型、运动控制等关键技术问题,最后对水液压机械手未来发展的趋势进行了展望,以期为相关研究提供参考。     

大型隧道喷浆机器人液压系统设计

最新研制的大型隧道喷浆机器人为6个自由度全液压驱动的机器人,能袜同喷浆作业需要的各种动作和运动轨迹,阐述了机器人的整体结构,动作原理,并介绍了液压系统的设计原理,工作控制方式,节能措施以及采用CAD软件设计液压系统的优越性。叙述了该机器人的使用情况,实践证明,该隧道喷浆机器人液压系统具有很高的可靠性和稳定性,实用性强,完全能够满足实际工程的需要。     

缆索涂装机器人(CPR)爬升机构的研制

提出了特种机器人技术在缆索清洗、涂装、检查方面应用的新思想。在缆索人工涂装的基础上,研制了不同阶段的爬升机构模型,并提出了适于螺旋六棱柱缆索爬升的新机构。解决了机器人在大倾斜度缆索上爬升的难题,为特种机器人在极限环境中的应用提供了一个新的范例。     

挖掘机器人液压传动的伺服控制策略

分析了液压挖掘机器人伺服控制的特点，提出了一种按时间基准对其轨迹进行规划的策略，不必检测机器人的关节角速度就能实现平稳、高精度的轨迹跟踪控制。在自行研制的挖掘机器人上进行的实际试验结果表明，这一伺服控制策略取得了预期的效果，能满足作业控制要求。     

基于ADAMS的海底机器人行走液压系统仿真研究

1000m海底作业机器人是深海多金属结核采矿系统的关键技术之一。利用ADAMS／hydraulics动力学软件建立了海底作业机器人行走液压系统仿真模型，获得了履带速度和马达压力的响应特性，并对海底作业机器人在150m湖底的行走试验与仿真进行了对比研究，验证了海底作业机器人行走液压系统建模的正确性。     

水下开挖机器人液压系统设计与应用

水下开挖机器人是针对沉井施工作业所研发的特种工程机械,其液压驱动系统的设计至关重要。文中根据机器人各部分机构特点,采用理论计算和仿真分析的方法求解出各液压执行元件的受力特性;综合分析现有工程机械常用液压系统特点,针对水下开挖机器人各执行器作业要求,设计了负载敏感泵和比例多路阀结合的LUDV系统作为其液压系统;最后对机器人整机进行调试和应用。结果表明：水下开挖机器人液压系统在实际工作中表现稳定,满足工程应用要求。     

斜拉桥拉索检测机器人控制系统设计

拉索的维护对于斜拉索桥长期的可靠性是至关重要的.为了改进拉索的维护手段,文中提出了一个针对拉索检测机器人控制系统的设计.机器人控制系统包括:运动控制系统、电源监测系统、拉索检测系统、无线通讯系统、主控制器系统及地面监控系统.基于该控制系统设计的拉索检测机器人被用于斜拉桥的拉索检测中.结果表明,该控制系统的设计能较好地实现机器人对斜拉桥拉索的检测.     

Dynamic performance of a cable with an inspection robot — analysis, simulation, and experiments

A special cable inspection robot is designed to inspect automatically the cables of a cable-stayed bridge. The free vibration equation of the cable-robot system is derived firstly to study the dynamic characteristics and safety performance of the system. Then, the effect of the robot on the cable natural frequency is discussed, and the dynamic response equation when a robot is climbing at a constant speed is deduced. Furthermore, the effect of the cable vibration on the robot’s climbing ability is studied. The natural frequency characteristics of the robot are analyzed and optimized to avoid the resonance between the cable and the robot, using a finite element model. Additionally, dynamic cable responses are simulated under different conditions wherein the robot mass are 10 and 200 kg, and the speeds are 0.2 and 0.3 m/s, respectively. At last, to demonstrate further the dynamic characteristics of the cable-robot system experimentally, cables are set up on the Junshan highway bridge over the Yangtze river. Similar experimental models of these cables are constructed, and vibration experiments are conducted to validate the theoretical calculation. The results show that a light robot has little effects on the cable vibration amplitude and vibration acceleration; this confirms the safety of the cable.     

斜拉桥缆索缺陷检测机器人的研制

为保证斜拉桥的安全使用,对其缆索进行无损检测是非常重要的。本文论述了包括检测传感器、爬行机构和控制系统的斜拉桥缆索缺陷检测专用机器人。     

一种全方位爬缆机器人的设计与分析

提出了一种应用于缆索维护的爬缆机器人机构实现方案,该机器人采用中心可转向的轮式驱动;介绍了机构组成及工作原理,在建立缆索曲线约束模型的基础上分析了机器人的驱动力,计算出了机器人能够在斜缆上工作所需要的临界驱动力;讨论了机器人在斜缆上工作时机器人轴和缆索轴不重合而出现偏心的原因,提出了减小偏心的方法,并计算出了为保持机器人对斜缆的适应性所需要的最小偏心量。实际应用表明,该机器人能够实现在缆索上的全方位运动,可适用于不同粗细的缆线,适合完成一系列缆索自动维护工作。     

缆索垂曲对缆索涂装机器人轴向尺寸的影响分析

介绍了缆索涂装机器人的机构特点,建立了机器人在缆索上移动的简化模型,提出了机器人对缆索垂曲的适应系数和临界适应系数的概念,这将对缆索机器人轴向尺寸的确定起指导作用。     

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。     

缆索爬行机器人结构设计与动力学仿真

以实现缆索无损检测为目的,提出了一种用于携带缆索检测仪器的新型缆索爬行机器人的本体结构方案。机器人整体采用框架式的结构,其最主要的特点是实现了机器人爬行状态下调节抱缆力的功能。建立了抱缆力调整装置的数学模型。在AD.AMS中进行了动力学仿真分析,得到了机器人的动力学特种曲线。     

一种抱缆力可调的斜拉索检测机器人设计

在对国内外典型爬缆机器人结构深入研究的基础上,设计了一种抱缆力可调的斜拉索检测机器人。通过电机正反转带动螺旋压紧机构实现抱缆力遥控调节功能,可有效防止机器人抱缆卡死的危险状况。其滚轮结构对缆索直径系列具有更好的自适应性。能充分利用重力锤效应进行位姿控制。轻量化的翻转式框架结构更方便现场安装。在设计好的爬行本体结构基础上,提出了对监控系统的相应功能要求,为下一步控制与监控系统的设计奠定基础。     

线缆巡线机器人机械结构设计及动力学分析

设计一种新型的线缆巡线机器人，将被用作移载平台实现线缆健康状态检测。介绍了机器人的机械结构组成，对其在线缆上的爬行动作进行动力学分析，推算出其平稳行走的驱动力条件。在ADAMS仿真软件下验证了运行结果。