能源自给式管道机器人管道内流体力学分析

研究了一种能源自给式管道机器人,机器人完全浸润在充满流动介质的管道内.利用流体压力以及流体速度能量所产生的驱动力,机器人不需要自带能源即可以随着管内流体向前推进,还能采用发电机将能量转化储存起来.本文通过对空气管道的流体力学分析,计算了管道内必须具备的流体力学条件.在很好地控制机器人与管道壁间的间隙情况下,机器人不但能利用流体动压力、也能利用静压力工作,能控制机器人速度大小,并且驱动的重量也得到提高.     

流体驱动式管道裂纹检测机器人探头结构设计

管道机器人能有效的检测出油气管道存在的腐蚀缺陷,但对管道存在的裂纹缺陷无法有效的检出。设计了一种流体驱动式管道裂纹检测机器人的探头结构,可用于管道轴向裂纹的检测。论述了探头总体结构设计、弹簧支撑结构设计、支撑轮设计和检测探头壳设计。对设计的探头结构进行测试,结果表明:测试里程超过250 km,满足现场使用要求。该探头结构的设计为管道裂纹检测机器人的研制提供了参考。     

管道全位置焊接机器人机械系统研制

为解决管道建设野外作业的自动化焊接的难题。研制了一种导轨式管道焊接机器人,其关键技术包括：研制新型的行走机构、焊枪摆动机构、机器人导轨与智能控制系统。介绍了导轨式管道焊接机器人机械系统的研制,着重对其结构特点、动作原理、设计要点进行了分析和说明。结合焊接工艺的要求对送丝电机减速箱及走丝轮直径的选定进行了校核计算。现场应用表明,该机器人能沿导轨平稳、可靠的行走,进行管道的全位置焊接,其操作简便,成本低,适合我国现场施工作业及工人的技术水平,既保证了焊接质量,又提高了劳动效率。     

无缆双向微机器人外磁场系统的研究与仿真

目前的管道机器人受到能源供给的限制,不能长时间远距离进行工作.本文提出了一种基于组合线圈结构的磁场系统驱动实验方案,以实现石蜡热膨胀驱动器的无缆双向微机器人的磁控驱动与移动实验参数的检测.介绍了该组合线圈的功率优化与设计方法,分析了保证一定区域内磁场均匀性的技术方案,用ANSYS 软件对所设计的组合线圈进行了仿真和验证.实验结果表明,该组合结构磁场系统的性能可以满足无缆微机器人的磁控驱动的设计要求.     

模块化管道清洁机器人设计与通过性分析

为提高小型油气运输管道内壁结垢的清理效率，设计一种能在300～450 mm直径管道中工作的模块化履带管道清洁机器人。针对具体情况确定管道机器人的整体结构设计，使得机器人能够通过不同的组装形式适应不同工作环境，并介绍了机器人的工作原理；对可柔性变径的履带式行走机构及机器人的管径适应性进行力学分析，同时分析机器人在管道中的几何约束运动和运动情况，并在ADAMS中分析机器人在管道中的通过性。结果表明：管道机器人的设计合理，相关变径几何约束以及运动约束条件正确，机器人能够在设定管径范围内的直管与L形弯管中正常行走。     

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。     

油烟管道清洗机器人设计

文章在油烟管道清洗机器人的机械结构设计的基础上,重点研究了基于单片机控制的油烟管道清洗机器人的开放式控制系统,完成了清洗机器人的控制策略和控制系统的软硬件结构的实现.通过运动控制模块,避障检测模块、视频监控、遥控模块的设计,完成了变位履带式移动装置驱动、管道内壁喷淋冲洗及视频监控工作任务.该机器人结构简单、控制灵活,系统工作稳定,为油烟管道清洗机器人监控自动清洗技术的进一步研究提供了平台.     

基于SolidWorks的管道除垢机器人设计与实现

针对我国燃煤电厂排灰管道结垢状况,设计一种旋转刀具式管道除垢机器人。利用SolidWorks2012建立了该管道机器人三维数字模型,并进行了干涉分析和初步的仿真分析。在三维机械结构模型基础上生成工程图纸,并据此制作了第一代样机实体,搭建了以DSP和单片机为控制核心的运动控制系统,实现了对管道机器人的初期运动控制。     

面向管道机器人的模块划分方法研究

传统管道机器人机械结构相对固定,可完成的工作任务单一,且在不同种类的产品结构设计上存在着大量重复的问题,无法快速应对不断变化的市场需求。通过对现有管道机器人的系统结构进行分析,提出一种公理化设计方法和IDEF功能建模方法相结合的模块划分方式,对不同类型的管道机器人系统进行模块划分。该方法利用功能-结构的映射关系及产品功能活动之间的关系,以自顶向下的方式划分出产品功能模块,并提炼出不同类型管道机器人系统中的通用模块和特殊模块,最终获得具有一定通用性的模块化管道机器人资源平台,实现部件级通用互换,形成资源共享,更加适应市场需求。     

步行式可攀移作业机器人设计及运动学研究

针对大型钢结构如船舶中的检测，防腐等高空危险作业，研究设计一种新的步行式可攀移作业机器人。采用了具有行星齿轮和电磁脚的机器人结构设计，建立了机器人的运动学模型，进行了运动分析，给出了该机器人运动学数值解。通过实例运行仿真分析验证了本设计的可行性。     

实现新型微管道机器人特定功能的条件分析

新型微管道机器人利用管内流体动能作为运动的动力源,同时当机器人停下来作检查或修理工作时,流体动能通过发电装置转换为电能,并对机载蓄电池充电。本文从理论上分析了实现新型微管道机器人这两种特定功能的条件。研究指出,当流体为气体、流速的值大于8.5L(L为机器人的长度)时,微管道机器人能在管内运动,但其静止时从管内流体获得的电能很少;当流体为液体、流速的值大于0.3L时,微管道机器人能在管内运动,并且其静止时能从管内流体获得一定的电能。     

引水隧洞系留检查机器人设计与应用

水电站引水隧洞混凝土表观检查需求大，传统检查方式存在人身安全风险高、缺陷信息判断主观、大坡度斜井段人员不易达等问题。对于此种情况，提出引水隧洞系留检查机器人系统，利用高摩擦因数的材料研制履带式移动机器人主体，使机器人具备强环境适应性。采用三维激光与多自由度云台相机相结合的缺陷检查技术，保证缺陷检查的准确性。阐述了机器人在隧洞环境中系留供电通信方式，设计了完善的长距离直流供电系统。最后搭建了机器人原理样机，并在500 m长放空状态下引水隧洞中开展了示范应用。试验结果表明：机器人可以替代人工在复杂结构引水隧洞中完成全覆盖表观缺陷巡检任务。     

全数字机器人VPPA焊接电源

为提高铝合金机器人VPPA(变极性等离子弧)焊接过程的稳定性,研制了一台600 A级基于ARM(advanced RISC machines)的全数字机器人VPPA焊接电源.主电路采用双逆变拓扑结构,初级逆变电路采用全桥拓扑,次级逆变电路采用双半桥并联拓扑;以基于Cortex-M4内核的STM32F405RGT6 ARM微处理器为主控芯片,植入FreeRTOS嵌入式实时操作系统,设计了机器人VPPA焊接过程数字化控制系统;采用自适应模糊免疫PID控制算法实现电流闭环控制,获得了稳定的电流输出波形;设计了基于ARM的数字面板,实现了人机交互的数字化.结果表明,研制的机器人VPPA焊接电源动态调节性能优良,焊接过程稳定可靠,焊缝成形良好.     

冷室压铸机用新型熔融金属输送系统

介绍了用于冷室压铸机的新型金属液输送系统的4个主要部件——泵、电源、管道系统和控制系统的结构特点,泵主要由两个同轴耐火缸体组成,其中设有运转部件;电源为1200Hz的单相机组;管道系统由外部的钢管和内部的两层同轴耐火套管组成,用110V的单相电源分五段独立加热;控制系统主要有4个部件——逻辑程序控制器(PLC)、泵系统、金属液面传感器和管道系统,其中金属液面传感器是该系统的关键创新点。使用这个输送系统传送的金属液,不与空气接触,大大减少了铸件由于氧化和吸氢造成的缺陷。     

基于电磁吸附的输电线路角钢塔攀爬机器人结构设计

通过对输电线路角钢塔攀爬机器人的攀爬环境分析,研制了一种输电线路角钢塔攀爬机器人。该机器人整体结构包括上下臂和上下部手爪,其结构简单,能提高机器人的可靠性和工作效率;手爪采用一种电磁吸附与二自由度冗余机械爪的复合结构,以保证夹持的快速性和可靠性,重点介绍了电磁吸附手爪的分析和设计过程。在此基础上,分析了输电线路角钢塔攀爬机器人的攀爬步态和越障步态,验证了机器人步态的合理性。该机器人可以代替工人攀爬输电线路角钢塔,降低了电力工人的工作风险,提高了工作效率,具有实用和推广价值。     

基于开源切片路径规划的机器人电弧增材制造系统

为提高电弧增材制造的灵活性和路径规划可靠性,使用ABB IRB1410工业机器人和Fronius CMT TPS3200焊接电源,通过Python自主编程利用开源切片软件Cura,成功搭建了电弧增材制造系统,自主开发了电弧增材制造软件,并进行了4043铝合金电弧增材成形. 结果表明,自主开发的电弧增材软件能够读取开源切片软件Cura输出的二维路径数据,并进行转换和输入工业机器人,控制焊枪运行路径和焊接电源运行参数,有效实现电弧增材制造. 使用直径1.2 mm的4043铝合金焊丝,在送丝速度为3.2 m/min、焊接速度8 mm/s、层高1.65 mm、氩气保护气体流量15 L/min条件下,分别成功制备71层单道多层试样和58层单道多层壳体零件. 试样微观组织分析结果表明,成形件凝固组织为典型柱状晶,层与层之间搭接良好. 壳体零件形状完整、表面质量良好.     

核电站常规岛蒸汽/给水回路用WB36CN1无缝钢管的研制

随着我国核电站建设进程的加快,核电用无缝钢管的国产化要求日益迫切。介绍了在1000MW核电站常规岛蒸汽/给水回路中应用的WB36CN1无缝钢管的特点、生产工艺,通过对WB36CN1无缝钢管各项性能指标的比较分析,肯定了该工艺生产的产品在核电领域的应用价值。     

A research of arc welding inverter with high stable precision

This paper mainly introduces an output control method with high stable precision of a large power IGBT arc welding inverter.Experiments indicate that this kind of control mode can effectively improve the static and dynamic characteristics and stability of power supply system.And it can decrease the spatters in the welding process apparently.This power supply is especially suitable to automatic robot welding assembly line.It will be the developing direction of robot welding supply in the future.     

计算机控制管道焊接机器人抗干扰电路设计

在电弧强干扰下，管道焊接机器人抗干扰设计成为管道焊接过程稳定性关键，其中管道焊接机器人抗干扰电路设计是主要影响因素之一。通过对管道焊接机器人复位电路、时钟电路、电源电路、机械开关触点电路和弧压采样线路的分析，提出相应处理措施：采用MAX692A硬件看门狗和屏蔽双绞线技术；设计抗干扰时钟脉冲电路；设计低通滤波器滤滤除供电线路高频电磁干扰；主控制板供电电源采用分离式专用微机开关电源供电；采用光电隔离和软件延时消除机械开关触点干扰；在电弧电压采样电路中采取隔离吸收等措施。