一种新型管道微机器人驱动力的理论分析和实验研究

研究一种管道微机器人新型轮式驱动方法及结构,即由驱动轮表面与管道表面作用产生的牵引力和驱动轮表面结构的弹性变形力来驱动微机器人运动。分析了新型管道微机器人在运动时的受力情况,并推导得到驱动轮弹性变形驱动力和牵引力的计算公式。同时,笔者研制了一种微小力测试实验台,对驱动轮的弹性变形驱动力进行了测试。     

一种管道机器人的结构设计与性能分析

为使机器人具备在立体管道网络中的工作能力,如在90°倾角的管道中攀爬或下行、竖直状态下的悬停作业、通过弯道时不发生侧翻、在运动过程中与管内障碍物不发生刚性碰撞等特性,提出一种新型管道机器人结构,该机器人适应可适应±5mm管径作业。为保持过弯时驱动的同步性,进一步提出一种等距传动机构,同时对机器人通过弯道时的状态进行了分析。对所构型的机器人结构进行了结构与力学特性分析,描述了其在水平、水平过弯、竖直通过弯道典型运动状态下的力学特征,对机器人过弯时进行了运动仿真,最后完成了机器人在立体管道中运行的实验验证。     

自适应管径全驱式管道机器人结构设计与分析

针对管道焊接完成后内部情况无法通过人力检测的问题,提出了一种可在焊接管道内自主检测的管道机器人。该机器人能够自主适应管径的变化,以解决当前机器人通过人为控制支撑机构造成的控制复杂、控制精度不高等问题。首先,给出了管道机器人的设计需求,介绍了管道机器人整体结构与工作原理;然后,对机器人的支撑机构进行了方案设计和受力分析,分析了管道机器人整体结构的几何约束以及在弯道中的运动约束;最后,基于Adams软件对提出的方案进行仿真实验,验证了其在管道内的通过性。     

四足机器人结构设计与仿真分析

利用Pro/E设计了四足机器人简化模型,应用ADAMS对4种常见关节形式的模型进行了仿真对比,找出内膝肘式是四足机器人trot行走最稳定的一种模型。并对内膝肘式四足机器人模型进行了运动学仿真,为详细的结构设计和控制提供了方便。     

一种复合机器人结构设计与有限元分析

复合机器人是集成了工业机器人和移动机器人各自的优点,在各自的基础上进一步发展出现的新产品。该文首先介绍工业机器人和移动机器人的特点、复合机器人具有的优势及复合机器人的发展现状,然后根据具体的设计需求确定复合机器人的整体结构、关键技术指标。通过对复合机器人组成的各个功能模块进行具体的设计分析和功能分析之后确定相关的研发策略,其中工业机器人采用已有成熟产品进行应用。对于中间控制箱体中的焊接框架,作为复合机器人的主要承载部件和关键零部件,详细分析了其受力情况,利用SolidWorks软件自带的有限元工具进行了静力学的仿真校核,从理论上给出了结构设计的可靠性和用螺钉连接安装方式的稳定性后,通过详细设计,研制复合机器人的样机并将样机按对应的需求指标进行实验测试,进一步验证该复合机器人设计的可行性。通过市场推广在CNC上下料行业的实际应用证明,该复合机器人能够有效地提高生产效率,降低工人劳动强度,具有较高的使用价值。     

主动变径式管道机器人机构设计与性能分析

研制一种具有主动变径机构的圆形管道机器人。设计具有3组独立控制驱动模块的机器人机构,对机器人进行位姿和力学分析,描述了机器人在典型位姿条件下的力学特性。制作机器人实验样机,使用ADAMS软件对机器人进行运动仿真计算,对机器人在管道內部的姿态适应性和摩擦条件适应性进行实验验证。仿真计算和实验研究结果验证了该机器人机构设计的合理性和较好的管道适应性。     

一种砌砖机器人的结构设计

设计了一种砌砖机器人的机械结构.设计的砌砖机器人机构包括手爪机构、压实机构、运动机构、横梁上升机构、送砖机构和前进机构六部分.机器人可由单片机或PLC进行控制,可实现自动送砖、定位、夹砖、摆放、压实、运动和整体前进等动作.该机械结构采用方钢管、导轨、齿轮、齿条等制成,成本较低,整个过程运行平稳、精确.     

一种新型管道清洁机器人撑开机构动力学分析及其仿真

建立了管道清洁机器人的三维本体结构模型,针对机器人在变径管、弯管、T型管内运动干涉问题,提出了一种新型撑开机构,建立了撑开机构的机构运动简图;利用牛顿欧拉法建立机器人撑开机构的动力学方程并求解;用ADAMS软件建立了撑开机构动力学仿真模型,并进行了动力学仿真分析。仿真结果表明,机器人撑开机构滑块速度方向改变时,机构各杆件受力达到最大。     

管道机器人结构与通过性分析

针对现有油气管道检测机器人运动方式单一、管径适应范围小、机器人在管道中通过性与适应性差等问题,设计了一种新型变运动方式管道机器人.给出机器人的设计需求,介绍了机器人的整体结构与工作原理;提出了主副簧结合、共同预紧的被动支撑机构和具有倾角可调功能的驱动机构;对支撑机构受力进行分析,同时对机器人通过弯管时的尺寸约束条件与运...     

一种弯管管道机器人驱动模块关键结构设计及其运动仿真

通过理论计算推导出关于弯管机器人驱动模块在设计过程中,模块长度、蠕动步距及蠕动防倾倒设计和弯管直径、曲率半径的结构数值关系。根据此数值关系对驱动模块进行设计,然后运用SolidWorks软件对所设计的驱动模块进行建模,再利用ADAMS软件对该驱动模块在标准的弯管中进行运动学仿真,得到此驱动模块在弯管运动时的位移、速度曲线图,验证所得数值关系对于弯管机器人驱动模块设计的可行性。进一步得出结论,此数值关系在弯管机器人驱动模块的长度、支撑脚的长度设计,以及驱动模块在弯管中运动干涉验证具有可行性,为此类型的弯管机器人投入实际生产和后续的弯管机器人整体的自动化设计研究,奠定了一定的基础。     

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.     

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。     

四足步行机器人承载能力的分析与设计

首次提出并研究了空间缩放式腿机构四足步行机力分析及承载能力，建立并求解了四足步行机在不平地面行走时静不定支承约束系统的力分析模型。     

管道机器人可靠性分析模糊评判方法研究

基于模糊数学和系统可靠性的理论，提出了一种管道机器人可靠性分析的模糊评判方法，该方法是将机器人分为若干子系统，各子系统可靠性影响因素相同，而每个子系统的因素重要程度模糊子集和单因素评判矩阵不同，这样不仅从评判模型上考虑了各影响因素的不同作用，而且在方法上考虑了各影响因素对不同子系统的不同作用程度，因此更具有综合的特点。     

胶囊机器人磁驱动力建模与测量

可吞式无线磁驱胶囊机器人在胃肠道内的诊疗效果与机器人受到的外部磁驱动力密切相关。本文建立了外部磁驱动力的理论模型,基于等效磁荷模型推导了两径向充磁环形永磁体相互作用的数学表达式,采用自适应递归式计算方法开展了数值计算。此外,发展了环形永磁体间磁力实时测量方法,并开发了磁力-间距同步测量仪器开展实验研究,且建立了3D环形永磁体有限元仿真模型。实验测量磁力-间距关系曲线与理论计算和有限元仿真结果吻合较好,误差小于4%,验证了理论模型和有限元仿真模型的准确性和可靠性。通过参数分析,揭示了胶囊机器人内置永磁体长度、厚度和体积对磁力的影响规律。研究结果为精准驱动胶囊机器人在胃肠道内运动奠定了理论基础。     

双足机器人的设计与实现

参照人的运动形式设计双足机器人的结构,运用D-H坐标方法对其机构进行分析,并为其设计了具有周期循环性的运动模式。在MATLAB软件中对双足机器人进行动力学计算,将双足机器人的三维实体模型导入到运动分析软件ADAMS中,添加约束驱动等,并输入规划好的轨迹进行仿真,再将通过仿真得出的各关节扭矩与动力学分析结果进行比较,以验证动力学计算的正确性,在此基础上实现了双足机器人物理样机的制作。     

双足步行机器人结构可视化设计

采用Watt-21型平面六杆机构作为基本的行走机构,探讨了步行机器人行走机构应有的特性,完成了机构的运动分析.同时为了便于分析,利用Pro/E建立了双足步行机器人的三维模型,并在软件中进行了运动仿真.利用计算机的可视化设计技术来修正设计参数.     

环管道运动机器人扫查器行走机构控制系统设计

油气输送管道由于其工作环境的特殊性,其管道对接环焊缝不可避免地存在缺陷.全自动超声检测(AUT)是应用最为广泛的检测方法.为保证管道环焊缝缺陷检测的可靠性并提高检测效率,设计了全自动超声检测环管道运动机器人对其进行监测.扫查器行走机构是环管道运动机器人的核心部分.在介绍总体设计方案的基础上,对环管道运动机器人行走机构的运动控制系统进行叙述.工程样机经试验证明各项数据均符合工程要求.     

轮式移动机器人电机驱动系统的研究与开发

以嵌入式运动控制体系为基础,以移动机器人为研究对象,结合三轮结构轮式移动机器人,对二轮差速驱动转向自主移动机器人运动学和动力学空间模型进行了分析和计算,研究和设计了自主移动机器人电机驱动系统,开发了一套二轮差速驱动转向移动机器人电机驱动系统,完成了系统各部件的整体装配和调试。试验结果表明,该设计方案可行、系统运行稳定可靠、成本低廉、所用元件易于购置,具有较好的实用的价值和应用前景。     

全自主清扫机器人智能结构设计

详细的阐述了一种全自主清扫机器人的智能结构设计,机器人以“迂回推进”的方式进行多次不同方向的清扫,并根据结果得出障碍物和环境信息,再利用边缘跟踪对障碍物及整个环境进行边缘清扫,根据仿真实验,对所得信息进行校正,证实该机器人能够实现全区域的覆盖。整个过程路径段简单,能源利用率高。