三轴差动式管内移动机器人的可靠性分析

通过对三轴差动式管内移动机器人驱动单元进行可靠性分析,建立了以差速故障为顶事件的故障树,用求解最小径集和割集的方法找出了影响差速器差速故障的原因,用可重构理念改进设计了三轴差速式管道机器人。改进设计的机器人经过计算机仿真验证和样机运行,改善了运动平稳性、环境适应性和驱动特性,提高了机器人在长距离管道中作业的可靠性指标。     

管道机器人的驱动单元工艺优化设计

驱动单元的驱动特性和可靠性决定管道机器人的工作效率及其工作能力,由于对管道机器人三轴差速驱动单元的优化大部分都由电脑仿真来完成,但是在制造、装配阶段还是会导致差速不准、功率过大等问题.因此本文通过对三轴差速器工艺的优化,解决了工艺当中的公差分配问题,降低了零件的工艺难度,建立了十字轴垂直度误差对啮合质量和轴向调正间隙的函数关系.     

机械差速式管道机器人运动特性及仿真分析

针对支撑轮式管道机器人在过弯时驱动轮与管道内壁易发生打滑的问题,设计了一种可适应140～150 mm管内径的机械差速式管道机器人.对机器人的结构组成及驱动原理进行了介绍,建立了机器人变径支撑、越障条件及过弯阶段的理论模型.运用ADAMS软件对管道机器人进行运动仿真分析.结果表明,仿真数据与理论模型分析结果误差较小,验证了该机构的合理性.本文设计的机器人驱动轮在过弯时具有差速功能,避免了与管道内壁之间的打滑,提高了运动稳定性.     

三轴差动式管道机器人的驱动特性及仿真研究

为解决轮式管道机器人弯管运行的干涉问题,研制一种具有差动运行功能的轮式管道机器人——三轴差动式管道机器人.首先介绍了机器人的结构组成和基本原理,对机器人的牵引力、越障能力等驱动特性进行分析,建立相应的理论分析模型.同时,建立机器人的虚拟样机仿真模型,对其牵引力、越障能力进行仿真研究,仿真结果与理论分析基本一致.机器人在弯管运行的仿真结果表明:机器人能够顺利通过弯管,三轴差动机构具有较好的差动效果.     

蠕动式管道机器人结构设计与运动特性分析

为提高管道机器人在管道内行走的安全性及可靠性,本文针对管径为457 mm的天然气运输管道,设计一款液压驱动蠕动式爬行管道检测机器人,用以对管道内壁的损伤及管体腐蚀开裂情况进行离线检测。根据管道内工况需求,利用蠕动爬行原理对管道机器人整体结构设计。计算管道机器人的驱动能力和越障能力,并采用多体动力学仿真技术对其进行分析,得出管道机器人运行过程中所能达到的最大驱动力及能够通过的最大障碍高度,并制作了物理样机并对其各项性能进行测试。结果表明：管道机器人的运动特性与理论分析结果一致,机器人运行过程平稳可靠,能够保证足够的管道通过性能及驱动能力,可实现复杂工况下的运行和检测。     

管道机器人

<正>持有单位上海宇航系统工程研究所知识产权基本信息(1)ZL201510241452.3一种自适应轮式管道内移动装置;(2)ZL201510241368.1一种可主动转向管道内移动装置及其移动方法;(3)ZL201510241429.4一种自适应变攻角的螺旋式管道内移动装置;(4)ZL201510241638.9一种柱式三轴差速装置;(5)ZL201510242134.9一种行星轮式三轴差速机构。     

数控系统故障部位及其原因分析

根据对某型号数控系统跟踪一年半得到的故障数据,对其故障部位、故障原因进行了分析,同时对故障多发部位进给驱动单元进行了深入研究。通过分析发现,该数控系统发生故障的主要原因是元器件损坏,同时伺服驱动板应进行可靠性改进设计并提出了相应的改进措施,为数控系统的可靠性设计和分析提供了依据。     

管道机器人弯道处驱动力研究

弯道是管道机器人经常遇到的一种障碍,与在直管内行走相比,在弯道处无论是对机器人本体结构和行走方式还是对机器人驱动性能都提出了不同的要求.在管道机器人弯道通过性研究的基础上,对轮式全主动驱动管道机器人在弯道处驱动力的变化以及诸多方面影响因素进行了虚拟实验分析,为是管道机器人弯道自主行走驱动力设计准则提供了数值基础.     

三轴差速器的设计及应用

提出了一种新机构———三轴差速器 ,讲述了该机构的设计原理 ,并举例说明了其在管道机器人上的应用     

新型爬壁机器人越障机理及能力研究

爬壁清洗机器人是在危险的高层建筑环境下替代人进行清洗工作的机械,其可靠性和稳定性尤为重要. 在分析传统爬壁清洗机器人弊端的基础上,针对玻璃存在的窗框障碍物,设计一种四旋翼摆臂式爬壁清洗机器人.机器人基于履带式底盘结构,通过旋翼旋转产生推力提供壁面行走所需的吸附力,并设计相应的机器人摆臂变形机构,增加机器人的壁面越障能力. 从运动学角度分析机器人越障时的运动机理,建立机器人壁面攀爬的运动学模型. 在RecurDyn的Track LM模块环境下,对机器人越障过程进行运动学仿真,得到驱动轮的驱动转矩、旋翼推力随时间变化曲线;对Y轴重心位置和加速度变化曲线分析,机器人在越障过程中能够保持良好的平稳性,论证了四旋翼摆臂式爬壁清洗机器人的越障能力和越障过程中的平稳性.     

直进轮式微型管道机器人的行走系统设计

微型管道机器人是一种适合小口径管内移动作业的微型机器人,其移动机构是机器人研究领域重要的研究内容之一.介绍了直进轮式微型管道机器人行走机构的设计.提出了管道内受限微机器人的动力学模型,并分析了微型管道机器人的动力学稳定性.该移动机构具有结构紧凑,驱动效率高,安装方便,工作可靠,成本较低的特点.     

Axiomatic design method to design a screw drive in-pipe robot passing through varied curved pipes

A screw drive in-pipe robot is promising inspection equipment for small pipes. However, most of the existing screw drive in-pipe robots have problems of motion interference and slipping inside curved or irregular pipes. These problems result from the coupled relations among the steering motion, the motion speed and the load ability of the robot. In order to deal with the problems, the axiomatic design (AD) theory is applied to evaluate and analyze the existing designs. Then an uncoupled concept design based on the AD theory is proposed and the complete AD decomposition process is presented. After that, the proposed robot based on a tri-axial differential angle modulation mechanism is designed to realize the uncoupled concept. Finally, the uncoupled property is verified in a dynamics simulation system. The simulation results indicate that the motion speed, load ability and steering motion of the proposed robot can be adjusted individually compared with the robots that have inclining-angle-fixed rollers. Owing to the uncoupled design, the proposed robot can mechanically adapt to straight pipes and curved pipes with less roller slipping.     

管内机器人检测系统设计的关键技术

研制了用于检测输油管道内壁缺陷的无缆管内机器人检测系统,给出了模块单元串联结构系统组成及实现要求.机器人采用六支撑轮移动机构,通过电驱动行走实现对缺陷位置的精确定位;分析了模块单元两种铰接结构设计及对布线的影响;详细研究了机器人电控系统的结构设计及试验方案,以及提高机器人结构可靠性的具体设计方法及解决措施.样机试验验证了机器人关键技术设计的可行性与有效性,奠定了在特殊环境下的应用基础.     

基于CATIA的管道清洁机器人设计与研究

针对管道内径为200mm-250mm的管道清洁机器人设计,提出了基于螺旋推进原理的管道机器人的设计方案,运用三维建模软件CATIA进行实体建模,并对自适应管道机器人的机械结构进行了设计与研究。同时,通过CATIA,Analysis对管道机器人关节薄弱处进行校核优化,用以提高机器人运行的可靠性及较好的完成工作目标。     

全方位精密微小型移动机器人的运动分析

采用压电陶瓷作为微驱动元件，设计了一种尺寸为50 mm×50 mm×10 mm，基于尺蠖蠕动原理工作的新型全方位精密微小型移动机器人，以其作为负载平台，用于精密操作过程中对微小元件的搬运、操作、精密定位等.在介绍尺蠖蠕动工作原理的基础上，对机器人的运动特性进行了分析，建立了机器人全方位运动模型.对机器人进行了分辨率、定位精度以及全方位运动等的实验研究，实验结果表明，该机器人负载能力约为750 g，最大工作频率可达40 Hz，运动速度可达208 μm/s，运动分辨率可达50 nm，开环直线定位偏离率约为5％；在采用了逐次逼近法进行误差补偿和显微视觉实现闭环控制后，定位精度可达100 nm，可以作为一种通用的高精密移动定位平台，在机器人上集成多种精密微操作器件后，可完成多种微作业任务.     

轮式移动机器人在圆形管道中的运动学建模与仿真分析

微型管道机器人是一种适合小口径管内移动作业的机器人,其移动机构是机器人研究领域中重要的研究内容之一.本文在ADAMS环境下,建立了小口径六轮机器人运动模型,创建了相应的仿真环境,并进行了三维实体运动仿真,这为了解机器人工作空间的形态和大小提供了一种实验手段.本文还对管道内受限微型机器人的运动学模型进行了运动学分析.分析结果表明,该行走机构具有结构紧凑、驱动效率高、安装方便、工作可靠、成本低廉等特点.     

管内游动微型机器人的在线定位方法

管内无缆微型游动机器人的位置和速度的非接触式检测一般采用激光测距仪定位微型机器人构成闭环控制,该方法还没有实现在线检测．为此,提出了结合渡越法和相位测量法的一种新测量方法。并对工作原理进行了理论分析,通过采集、记录、分析超声回波信号实现了非接触式自动获取游动微机器人的位置、速度及加速度信息,具有数据采集频率高、信号处理实时性强和在线作业等特点．试验表明系统性能稳定,切实可行．     

微型管内机器人的研究现状

在发电厂、核设施、化工、制冷等领域中,对微型管道进行检测和维修是一项至关重要的工作.微型管内机器人是微型机器人领域的一个重要的研究方向,使用微型管内机器人可以提高管道检测的效率和精确度.介绍了微型管内机器人的发展现状,分析了一些重要的设计思想和研究成果,进而总结了微型管内机器人的研究内容、发展方向与亟待解决的关键技术.