管道机器人移动牵引机构设计

管道机器人是特种机器人研究领域中的热点.该文设计了管道机器人蠕动式移动牵引机构,采用电机驱动丝杠正反转,丝杠上丝杠螺母前移,前后两组支撑腿臂交替支撑住管壁,从而实现了机器人的蠕动式前行的驱动方案,并设计了该系统的电控部分.模拟管道中的实验验证了该方案的可行性.     

圆管道机器人驱动机构的研究与开发

针对现有工业、民用领域管道机器人的特点,研究开发了一种新型的圆管道机器人螺旋驱动机构.开发出的杠杆变径机构使机器人在不同管径(50～90 cm)内行进.对驱动机构进行了理论分析,采用MATLAB建模,得到最优的驱动机构设计方案.     

多节式螺旋双驱动可变径管道机器人设计及其运动分析

为了提高驱动能力和管道通过性,增大变径范围,创新性地设计了一种基于螺旋驱动原理的多节式螺旋双驱动可变径管道机器人结构,以方便实现直径为250～300 mm的管道的探查功能。该机器人由2个螺旋驱动单元和1个中间支撑单元构成,通过刚柔混合变径机构来适应具有50 mm直径变化的管道。在机械系统详细设计及驱动电机初步选型的基础上,着重分析了机器人通过垂直管道的动力学问题,并通过建立虚拟样机模型,对理论分析结果及电机驱动力矩进行了验证。结果表明,该机器人具有优良的管道通过性,为同类型管道机器人的研发提供了技术支持。     

一种管道机器人爬行机构的工作原理

提出了一种管道机器人爬行机构,以西气东输的管道参数为背景,对连杆机构在管道爬行的原理进行了详细的阐述.该爬行机构以简单的曲柄滑块机构和平行四边形机构为基础,经过简单的变异、组合,实现了机构在管道中的前行和换向,并具有很好的自锁和变径功能.结果表明,该机构具有很好的应用前景.     

基于并联机构的双重驱动管道机器人设计与研究

并联机构具有结构简单、承载能力强等优点,因此基于新型3-UPU并联机构,设计了一种针对中型管道的双重驱动管道机器人。该机器人采用并联机构作为支撑驱动机构来实现支撑运动模式,包括转弯运动及在非圆柱形管道中行走。同时该并联机构具有连续转动能力,保证了机器人转弯运动的平稳性。采用四叶螺旋作为机器人的螺旋驱动机构,实现螺旋运动模式,提高机器人的运行速度。设计了一种联接变角单元,可实现两种运动模式之间的转换,并通过调整螺旋角来改变机器人螺旋运动时的速度。该管道机器人结构紧凑、速度快、运行平稳,可以在人所不能触及的管道内部进行检测和日常维护。     

细小管道机器人爬行驱动装置

采用形状记忆合金弹簧作为驱动源,设计了一种能应用于内径30 mm以内非磁性金属管道中移动的微型管道机器人爬行驱动装置,该装置为微细管道机器人的爬行驱动装置提供了一种新的设计思路.该装置具有可避障、可控制其步长、机构较灵活的特点.     

清扫机器人移动驱动机构的研究

从20世纪90年代开始,清扫机器人的研究工作越来越受到关注,将机器人用于清扫服务,具有广阔的应用前景.通过对比国内外机器人的发展现状,研究了清扫机器人的行走驱动机构,提出了适宜家用的机器人移动方案.     

自适应管道机器人驱动系统设计

通过对自适应管道机器人驱动系统的总体构架进行分析,详细介绍了驱动系统的弹簧预紧变径机构、三轴差速机构、行走驱动机构和辅助支撑机构的设计。使得所设计的管道机器人具备管径自适应特性和自主差速特性,并可根据弯道内部环境自主改变各驱动轮的速比关系,顺利通过弯管和尺寸不规则的管道。     

螺旋推进管道机器人的驱动头与保持架调节机构设计

为了使基于螺旋推进的管道机器人能在微小的管径中获得较大的牵引力,介绍了不同的螺旋驱动头与保持架调节机构.分析了每种调节压紧机构的力学特性,并给出了计算结果,比较了各种调节机构的优缺点.应用机械系统动力学仿真软件ADAMs,建立了管道机器人的虚拟样机,通过计算机仿真得到机器人输出牵引力的仿真数据,为研制微小型螺旋式管道机器人提供,设计依据.     

仿尺蠖式气压驱动管道清洁机器人的设计

设计了一种用于管道清洁的气压驱动机器人,机器人由清洁作业单元、纵向驱动单元、横向支撑单元和气压系统四部分组成。清洁作业单元利用气压马达驱动合金刀头旋转,清洁管道内壁;纵向驱动单元由两套相同的驱动模块构成,两套相同的驱动模块通过万向虎克铰连接,带动整个机器人沿管道内壁运动;横向支撑单元通过滑轮与管道内壁接触,为清洁作业单元和纵向驱动单元提供支撑力;气压系统为整个机器人的工作提供动力源和控制信号。提出了机器人的仿尺蠖式运动方式,整套机器人机构简单、设计可靠,可以实现远距离、复杂工况的管道内壁的清洁工作。     

一种可调式管道爬行机器人

针对石油、化工、天然气及核工业等产业迅速发展,各种管道作为一种重要的物料输送设施,得到了广泛应用。由于腐蚀、重压等作用,管道不可避免地会出现裂纹、漏孔等现象。而管道所处的环境往往是人们不易或不能直接接触的,因此,对于管道的检测和维护成了工业生产中的一道难题,管道机器人有巨大需求,本文提出了管道机器人中的一种。     

微小型螺旋驱动管道机器人建模与分析

介绍了基于管道内径为15mm的螺旋驱动管道检测机器人的组成及工作原理，分析了其运动力学性能及在弯管内的几何约束条件。应用机械系统动力学仿真软件ADAMS，建立管道机器人的虚拟样机。通过计算机仿真得到机器人牵引力与驱动轮位置参数和尺寸参数之间的关系数据，证明了理论分析的正确性，同时为研制微小型螺旋式管道机器人提供设计依据。     

机器人直接驱动技术研究现状及发展

综述了自８０年代中期以来国内外机器人直接驱动技术的发展及存在问题,对现有的各种直接驱动机器人作了分类和性能分析,指出了目前为了进一步提高直接驱动机器人性能,在此械,电气和控制系统方面值得研究的方向。     

驱动电压幅值对双压电薄膜管道微机器人运动的影响

研究了一种细小管道内移动微机器人,它可以搭载摄像机进入φ20mm的管道内部进行检测作业.微机器人驱动器采用PZT双压电薄膜驱动器.介绍了微机器人的结构及运动机理.着重介绍了驱动电压幅值对此类微机器人运动的影响,通过建模、仿真以及有限元分析,得到随着驱动电压幅值的增加,驱动器振幅增加,微机器人速度增加的结论,并通过实验验证了此结论,此结论对提高此类微机器人的工作效率有重要意义.     

机械自适应型管道机器人驱动单元的设计

提出了一种新型差动式管道机器人——机械自适应型管道机器人,其驱动单元是由三轴差速式驱动模块与弹性全主动轮腿式管径适应模块组成。三轴差速式驱动模块可根据管道拓扑约束自动调节驱动单元各行走轮转速,避免了因行走轮滑移产生的寄生功率;弹性全主动轮腿式管径适应模块通过径向的伸缩来适应管径的变化,其全主动结构保证了行走轮在悬空状态下仍可提供足够的拖动力。文中提出的机械自适应型管道机器人驱动单元管道适应能力强,其新颖的结构组成与驱动原理丰富了管道机器人的自适应驱动理论。     

一种管道机器人的自适应主动螺旋式驱动机理分析

对变径管道的机器人爬行工况进行分析,提出了一种由液压驱动的主动螺旋式自适应爬行结构。该驱动系统分别实现了驱动轮及其螺旋转角的三轴差速运动,并通过限流系统限制了驱动轮打滑和空转时的功率输出,使系统保持稳定的驱动力。提出了以系统内部压力感知机构运动的负载变化,并通过控制各驱动轮转角来调节整体负载能力的机理,实现了由传统驱动到螺旋式驱动的相互转化。最后通过虚拟样机技术对提出的负载调节和差速运动过程进行了数值模拟。     

压电驱动微小型管道机器人的研制

根据动力学原理 ,利用逆压电效应研制成功微小型管道机器人样机 ,分析了机器人的驱动原理 ,并据此研制了控制与驱动电路 ,给出了实验结果。样机质量为 4 .5g,外形尺寸为 10× 10× 16mm,可在玻璃管道内上下运动 ,向上运动速度可达2 .3 mm /s,向下运动速度可达 3 .3 mm/s,有望用于微细管道的检测与作业     

一种新型管道机器人的运动学及静力学分析

提出一种采用并联机构作为移动载体,连杆式腿足机构作为行走装置的管道机器人。创建机器人的三维实体模型,阐明了它的工作原理及行走特点;运用矢量法和虚功原理建立了机器人的运动学模型和静力学模型,得到腿部驱动力与并联机构的驱动力/约束力之间的映射关系。最后,给出数值算例验证所建理论模型的正确性。该机器人具有良好的越障、承载能力和管道适应性。     

一种内螺旋管道机器人

提出了一种内螺旋管道机器人(简称内螺旋机器人）。设计了该机器人的结构,建立了机器人的动力学方程,数值计算了机器人在管道内运行时管道内壁所受的压力、机器人的轴向推进力和液体对机器人的周向阻力矩。结果表明,当驱动为外磁场驱动时,内螺旋机器人轴向推进力和周向阻力矩都会增大,但对管道壁的损伤也会增大。以机器人轴向推进力和能效指标为优化目标,采用正交优化方法得到一组最优的内螺旋槽几何参数。根据内螺旋机器人的工作原理,设计制造了内螺旋驱动样机,该样机在充满201甲基硅油管道中的运行实验证明了内螺旋机器人的可行性。提出的内螺旋机器人表面光滑,能悬浮运行,对管壁的损伤小,可用于人体内腔的微细管道中。     

用形状记忆合金驱动的一种新型蛇形机器人

利用形状记忆合金弹簧和普通钢丝弹簧联接作为动力驱动元件设计制作的一种蛇形机器人，其动作靠电流的通、断来控制。每节均可加热、冷却，使蛇形机器人做前后、左右、转弯运动及绕攀上、下爬行。其制造成本低，能在恶劣环境中工作，特别是在水下工作，可用于在灾害事故中寻找人或物，在细长管道中查找故障，也可用在开发儿童智力玩具中。