油罐容积检测用爬壁机器人控制系统研制

本文讨论了爬壁机器人的控制系统设计。该机器人为石油油罐测量专用机器人。文中阐述了该机器人控制系统设计需考虑的几个问题，介绍了该系统的软、硬件。     

立式油罐容积检定爬壁机器人控制系统研制

立式油罐是石油、化工等行业油品储运的重要容器,因此其容量计量的准确度至关重要。该文针对立式油罐容量测量的实际需要,研制一种小型的立式金属罐爬壁机器人代替人工检定。其测控系统以单片机89S51为核心,并配备多种传感器,实施遥控操作。现场实验表明,该机器人自动化程度高、运动稳定可靠、定位精度高,大幅度提高了油罐检定效率。     

两足步行爬壁机器人控制系统的研究

本文提出了一种新的具有七个自由度的两足爬壁机器人，该爬壁机器人具有重量轻，控制精度高，速度快等特点。     

爬壁机器人结构优化设计与吸附力分析

为适应油罐外壁危险作业需要,设计了一款具有有效吸附力和灵活移动能力的新型轮式永磁吸附爬壁机器人.为满足爬壁机器人吸附力平稳并具有负载能力的要求,对爬壁机器人进行静力学分析和动力学建模,得到爬壁机器人在壁面运行的安全吸附力,以保证不发生滑移和倾覆.利用有限元软件分析了磁吸附系统磁铁与壁面间距离、轭铁厚度和磁铁之间距离等结...     

立式金属罐容积检定爬壁机器人本体设计

介绍一种用于对立式金属罐容积检定的爬壁机器人设计方案。该爬壁机器人具有永磁吸附方式组成的吸附系统和四轮驱动式的轮式移动机构,其吸附系统镶嵌在轮式移动机构的车体中,且和壁面非接触。这种设计改进了传统爬壁机器人机械结构中存在的转向困难和容易对油罐壁造成损坏的缺陷,同时对其稳定性及可靠性进行了力学分析,并对总体控制系统设计进行了说明。着重阐述了直流电机与减速器的选型以及以AT89C51微控制器为核心构成的下位机硬件控制电路和相应的软件设计方法。     

大型油罐爬壁机器人吸附结构的优化设计

以用于大型油罐视频检查的爬壁机器人为背景,对爬壁机器人的吸附结构进行优化设计。综合已有的吸附结构方式,结合实际应用环境,选择履带式永磁吸附方式,通过分析爬壁机器人可能的失效形式,计算得到了最小吸附力,并在仿真实验的基础上,分析比较了最小吸附单元可能的四种结构形式,确定了吸附单元最终的结构形式,计算校核该种结构形式的吸附力的可靠性。最小吸附单元包括永磁体、扼铁、隔磁块,磁吸附力大小主要受尺寸、结构布局的影响,利用SolidWorks建立最小吸附单元的三维装配模型,将装配模型导入ANSYS Workbench中,对模型进行磁场分析得到其磁通密度云图和磁吸附力云图,将分析结果进行比较选择,确定理想模型吸附力的大小,最终通过试验制造,验证吸附结构的真实承载情况。     

一种无线通信的立式油罐检测爬壁机器人研制

立式油罐是石油石化行业中最常见的存储设备,为此设计一种永磁轮式爬壁机器人(wallclimbing robot,WCR)代替人工对油罐进行无损检测。基于WEB的地面系统采用无线方式对爬壁机器人进行远程控制和信息查看,并将控制系统划分了多层结构来对WCR进行控制。采用了油罐表面全覆盖算法来对油罐表面进行全覆盖检测,通过仿真和实验室测试完成了预期效果。     

基于柔性静电吸附技术的爬壁机器人研究

针对灾后搜救及反恐侦查的特殊应用场合,提出了一种新型的爬壁机器人吸附方式一柔性静电吸附.该吸附方式利用电场力作为吸附力,通过柔性电极适应壁面粗糙度.针对柔性静电吸附方式的特殊性,首先分析了静电吸附电极的工作原理,并对其电场分布及吸附电容影响因素进行研究,对吸附电极优化设计方法给出指导.接着,利用BOPP柔性镀铝薄膜制作了吸附电极,并对其性能进行了测试.最后,设计了基于该吸附方式的原理样机机器人,验证了该吸附方式的可行性及广阔的应用前景.     

油罐内壁除锈爬壁机器人吸附机构设计

为提高在役油罐内壁除锈作业的安全性与可靠性,可采用爬壁机器人替代人工作业,在进行除锈爬壁机器人设计时,吸附机构尤为重要。考虑到爬壁机器人的作业表面为凹凸不平的锈蚀表面,以及要克服喷枪除锈的反作用力,文中设计了一种基于新型稳态永磁吸附操动机构原理的永磁吸附机构,基于传统的永磁操动机构,用永磁体代替传统永磁操动机构通过动铁芯作为驱动部件,磁力直接作用永磁体使合、分闸速度达到一致;针对传统永磁操动机构在合、分闸过程中不能准确复位问题,该永磁操动机构采用三稳态操动机构的理念,增设刚性弹簧来达到该永磁操动机构的自锁功能,该机构通过驱动轴连接永磁吸盘进行非接触吸附,着重解决了爬壁机器人在运行过程中吸附的稳定性及工作完成后摘取的方便性。文中还研究分析在该永磁吸附机构下,爬壁机器人在壁面静态失稳状态下的吸附力分布情况及运动学分析,结果表明该永磁吸附机构能够满足油罐内壁除锈机器人的吸附与移动要求。     

基于ROS的爬壁机器人控制系统设计

大型压力容器探伤作业中,存在效率低、危险性高、成本高等问题,为提高自动化和智能检测水平,研制出一款爬壁机器人进行探伤检测.该爬壁机器人基于机器人操作系统(ROS)进行系统软件开发,以开源硬件Beagle Bone Black为核心搭建硬件平台,采用永磁吸附式移动平台搭载探伤检测仪器方式,对工件进行无损探伤检测作业.现场...     

无导轨球罐焊接机器人的轨迹预估控制

研究讨论了轮式爬壁焊接机器人轨迹跟踪的控制问题。研制的无导轨球罐焊接机器人采用二级跟踪模式，对车体的变速跟踪采用了积分分离的PID控制，对焊枪的轨迹跟踪采用了基于轨迹预估控制算法的PID控制，成功实现了焊接轨迹的高精度跟踪，满足了球罐焊接工艺的需求。     

基于labview的油罐液面高度监测系统

针对人工油罐液面高度测量不方便、不精确的问题利用NI公司开发的labvie平台设计了油罐液面监测系统,能够快速准确的测量油罐的液位和温度,达到了对油罐的实时监测.介绍了有关labview开发平台以及相关的数据采集实现方法.     

航空发动机润滑油箱油量实时测量方案研究

分析基于数字式油量测量方法的数字式测量系统的组成和测量原理。采用以UG软件为基础的润滑油质量特性计算方法生成姿态-油量-高度数据表,用坐标变换的方法计算不同飞行姿态不同过载下的油液液面角,用三维线性插值的方法计算润滑油量。并利用VOF数值计算模型对不同过载下润滑油箱中的自由液面的运动情况进行模拟。结果表明:利用UG建模生成姿态-高度-油量数据表的方法准确实用,用VOF模型方法追踪连续介质的相界面,对润滑油的运动情况有定性的认识,而且能对数字式测量方法的测量死区进行数值模拟并计算其对应的体积,是对数字式测量的一个补充。     

滚轮黏附式爬壁机器人的附着机理及应用试验研究

壁虎依靠脚掌上的纳米级刚毛,可以附着在光滑的壁面甚至天花板上,并且可以以较快的速度自如爬行。以分子间作用力为附着机制的仿壁虎黏附爬壁机器人,在军事和民生领域都有非常迫切和广阔的应用需求。壁虎在壁面爬行时,足端斜向上运动带动脚趾以一定角度旋转脱离接触面,以这种稳黏附、易脱附的爬壁机制为启示,设计了一种滚轮黏附式的仿生爬壁机器人。开展了机器人爬壁状态下的力学原理分析,得到了电机扭矩、机器人自重与黏附力的关系。在采用电机驱动、齿轮传动的四驱结构的基础上,设计了稳黏附、易剥离的四辐条滚轮机构,实现了轮式机器人在光滑壁面的爬行。通过拍摄并分析机器人爬壁的高速视频,得到了机器人爬壁的启动加速度和稳定后的爬行速度。为了进一步测试分析机器人爬行于不同倾角平面时黏附力的变化范围及变化规律,设计了精度为3 mN的二维力传感测试平台,验证了仿壁虎机器人轮式黏附垫的黏附性能,结果显示研制的滚轮黏附式爬壁机器人可以在光滑垂直壁面上实现快速稳定地爬行。     

油罐清洗机器人运动倾覆稳定性分析与仿真

油罐清洗机器人是一种针对油罐罐底油泥实施自动化清洗而研发的特殊机器人。在分析其罐底工作环境及工作流程的基础上,运用动态能量稳定锥方法分析了罐壁和罐底"盲区"油泥清洗的工作稳定性。通过ADAMS环境下的仿真实验,该机器人运动速度在v=0.5 m/s以内时,机器人不发生倾覆,在机体倾斜角度φ=30°时,脉冲水射流出口速度宜控制在u=100 m/s以内,保证机器人倾覆稳定性,实现油罐"盲区"油泥清洗。仿真结果与该机器人设计参数基本相符,能够实现对油罐罐底油泥的清洗。     

一种基于磁力吸附的储罐爬壁机器人本体设计

对于大型储罐焊缝缺陷自动化检测,爬壁机器人需完成自动化全方位扫查。针对储罐爬壁机器人在不同运行工况下的受力状态,建立爬壁机器人力学模型,分析获得不下滑、不纵向倾覆、不横向侧翻以及复合状态下失稳状态危险点,应用Maxwell软件对永磁吸附轮受力状态进行仿真与优化设计,使之满足吸附要求。同时,设计具有辅助吸附功能的编码轮结构,在反馈位置信息的同时,补充安全吸附力的裕度,以增加其越障和抗失稳能力。最后,依据设计模型制造出爬壁机器人本体并进行测试实验,实验结果证明该机器人能在各种危险点处实现带负载稳定全向驱动运行。     

爬壁机器人研究现状与技术应用分析

自1966年日本的A.NISHI设计出了基于负压吸附爬壁机器人样机以来,爬壁机器人技术在世界范围内得到了迅速的发展,无论从吸附方式、运动形式还是应用途径方面都有了长足的进步;在这近50年的发展历程中,形式各样的研究成果层出不穷,但是爬壁机器人研究成果的应用前景一直不容乐观,鲜有应用成果,大多处于基础研究阶段,陷入技术瓶颈中,结合国内外爬壁机器人研究现状,分析爬壁机器人研究中的技术难点,探讨未来爬壁机器人发展与应用前景。     

外骨骼足端人机接触力测量装置研究

下肢外骨骼机器人系统中,足端接触力的测量是人机交互运动控制的基础,针对设计上面临的足地接触状态复杂、趾关节挠曲运动、重量及尺寸空间限制等问题,提出基于分布式传感器布局,以及刚柔结合的足端人机接触力测量装置结构方案。采用 6 自由度全约束的人机连接方案实现与人足的可靠连接,通过多传感器布置方式来应对复杂的足端受力状况,采用刚柔结合的双层结构,结合多个运动副,解决传感器之间内应力问题,并实现顺应趾关节弯曲的需求,设计了高精度的供电及信号放大电路,并建立力平衡方程实现力信号的合成,最后开展了与三维力台的对比实验,验证了功能指标和测量精度符合设计需求。     

基于STM32的爬墙机器人的设计

为了实现搭载各种轻质量设备进行垂直墙面和水平墙面作业,设计了一种以STM32单片机为控制核心、使用真空吸附原理的多足爬墙机器人。采用UG建模的方法进行机械结构的设计,通过样机实验的方法研究机械结构和控制系统存在的问题,研发出了适合常规工业用的爬墙机器人。