管道爬行机器人机构设计

采用对称分布的两组曲柄滑块机构,设计了管道爬行机器人机构,既保持了机构的对称性,又增加了滑块的移动距离。其防逆方法采用楔形块挤压自锁。该机构成功地解决了管道爬行机器人的双向自锁和双向移动问题。采用棘轮机构对曲柄实施单向运动控制,通过电机的正转和反转来控制机器人的前进和倒退,使机器人能在管道内平稳移动。     

基于双曲柄滑块机构的缆线爬行机器人机构本体设计

通过对双曲柄滑块机构的结构特征、滑块运动特性进行分析,指出了该机构的倒置机构作为缆线爬行机器人机构本体的可行性,为曲柄滑块机构的倒置机构在缆线爬行机器人机构中的应用做了有益的探索,对解决高空缆线行走机器人机构选型的综合问题研究有一定参考价值.     

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。     

管道爬行机器人结构研究

设计了管道爬行机器人，其采用伸缩式伞形结构，可适应大范围内径变化的管道要求。采用吊篮可始终保持摄像装置与水平面平行，控制机身电机实现机腿的伸缩，使其能顺利通过十字型和丁字型等较复杂的管道，是一种实用有效的管道维修和维护探测装置。     

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.     

曲柄滑块机构的最佳设计

曲柄滑块机构传动角愈大,传动性能愈好。本文以偏置曲柄滑块机构的最小传动角最大作为寻优目标函数进行机构尺寸确定。     

近似直线导向曲柄滑块机构的综合

本文为近似直线导向曲柄滑块机构的尺寸综合,提供了两种简便而又实用的求解方法。     

一种双驱动管道机器人行进机构

针对现有管道机器人行进机构通用性差、结构复杂等问题,设计了一种能够以蠕动和快速运动切换方式在管道中行进,同时能灵便适应管道的水平、竖直、弯曲等形状变化,以及管道直径变化的通用管道机器人行进机构.该行进机构引入气动装置和轮毂电机,结构简单、成本降低,使管道机器人的性能和应用范围得到了进一步的拓展.     

双曲柄机构基本尺寸参数的优化

根据双曲柄机构的传动特性，在满足最小传动角γｍｉｎ和急回系数Ｋ要求的条件下，以优化方法综合各杆长参数。     

双曲柄滑块机构变形履带机器人越障机构设计和分析

提出了一种采用对称布置的双曲柄滑块机构改变履带外形的越障机器人。该机构能够通过曲柄的转动对履带的外形和张紧力进行主动控制,以使履带的形状更好的与障碍物相适应,从而提高机器人的越障能力。对该机器人的结构和原理进行了阐述,并对其越障原理和越障能力进行了分析,为变形履带机器人的设计提供了新的思路。     

基于ADAMS的管道机器人变径机构优化设计

为提高支撑轮式管道机器人驱动效率、改善其性能,对管道机器人变径机构进行了优化设计。通过变径原理阐述及动力学分析,建立机构优化数学模型。基于ADAMS参数化建模和优化设计功能,以高灵敏度设计参数为优化变量,考虑机构几何学、运动学及动力学约束条件,以变径过程驱动电机转矩最小为目标对其展开优化设计。优化后电机最大输出转矩较优化前减小45.2%,优化效果明显,为管道机器人设计提供了参考。     

The robust design of parallel spherical robots

In this paper a robust methodology, reported in a previous work, is applied to the design of the unactuated joints of a spherical three-degree-of-freedom parallel robot, the Agile Wrist (AW). Robustness is needed because of the extremely difficult task of manufacturing a spherical mechanism with all its joint axes concurrent at a single point. In order to account for the unavoidable manufacturing errors, it is proposed here to replace the unactuated revolute (R) joints of an existing design by cylindrical (C) joints. The latter function even in the presence of nonconcurrent axes. A procedure, based on dual numbers, is used to solve the inverse kinematics of the entire mechanism in order to determine the rotations and translations of each C joint. Based on statistical results of the kinematic analysis, the C joints are suitably dimensioned.     

管道机器人无线电磁自适应定位技术

针对金属管道机器人跟踪定位问题,提出了一种改进的自适应无线电磁定位方法,在未知管道几何尺寸和周围环境电磁参数的情况下实现了管道内机器人的三维定位.首先,通过磁偶极子模型分析了管道外极低频电磁场分布规律.其次,建立了六传感器接收天线的自适应定位模型,设计了电磁发射和接收电路,基于该模型推导出了含有6个未知数的非线性方程组,并分别采用3种算法对其进行了仿真分析.最后,分别对不同壁厚及不同埋藏深度管道进行了试验研究.试验结果表明,在管道壁厚为5.74 mm,埋藏深度为0.8～2 m的情况下,总位置误差的平均值小于18.7 cm,即比原模型减少了3.4 cm,满足机器人实际工作中的定位需要.     

基于曲柄摇杆机构的新型六足爬行机器人的设计

六足爬行机器人在理论上可以实现向前向后稳定行走.对驱动足采用了曲柄摇杆机构,将腿放在四杆机构的摇杆上,实现了腿前后摇摆行走.此外,由于是通过连杆曲线图谱选择腿部运动轨迹,从连杆曲线图谱上可以看到,整条曲线都是很平滑的,因此,机器人在行走过程中也会非常稳定,而不至于出现冲击载荷.对六足机器人的行进机构、运动设计与分析、机器人的运动轨迹和六足机器人的控制系统进行了详细阐述.     

Computer-aided design of manipulation robots via multi-parameter optimization

In the paper are presented the basic ideas of computer-aided design of manipulation robots based on adopted optimizational criteria and on set constraints of strengths, as well as on actuator capabilities. Using complete models of manipulator dynamics, a simulation programme was derived, giving at its output the optimal design parameters of manipulator. An algorithm was formed, optimizing simultaneously two of the several significant manipulator parameters. In one case these are two diameters of circular cross-section segments, in another, one is a diameter and the other the reducing ratio of the DC motor type actuator.     

气动三指机器人手的多目标优化设计

提出了气动三指机器人手优化设计法,它以手指力传递和位移为优化准则,在目标函数满足约束条件,求得最佳设计参数,此优化设计数学模型能帮助设计者获得最佳的手指结构设计。     

Optimal design of machines processing pipeline parts

Pipelines are widely used in transport systems and public utilities and infrastructures. To produce their components, specially designed multi-positional machines are employed. Since the cost of the equipment used affects the cost of final pipelines, the design of such machines is an important financial issue. This paper presents such a design problem formulated as a combinatorial optimization problem. Two mathematical models and an efficient solution approach are suggested. Industrial examples are also considered in order to demonstrate the use of the method developed.     

高压线巡检机器人越障机构设计

机器人在线行走时需要跨越各种障碍物。文中设计了一种由曲柄滑块机构、摆动导杆机构和槽轮机构组成的越障机构,并阐述了其越障原理。该机构能针对不同的障碍物采取不同的跨越方式完成越障,越障动作简单高效,单自由度控制容易。为高压巡检机器人越障机构的选型提供了一种新的选择。     

爬壁打磨机器人轻量化设计研究

针对大型容器焊缝及热影响区域人工打磨存在效率低、一致性差等问题,根据打磨工艺要求对打磨过程进行了打磨效果及影响因素分析等工艺研究,基于打磨工艺的研究结果对爬壁打磨机器人进行了功能和性能需求分析,建立了总功能图和具体功能原理模型,通过对比分析各功能原理解确定了爬壁打磨机器人的结构方案,详细研究了爬壁打磨机器人的关键结构并进行了样机打磨试验。结果表明:空载转速4 000 r/min、正压力10 N为打磨工艺的最佳参数值;爬壁打磨机器人打磨效率为1.12 m2/h,打磨后壁面呈现镜面效果,粗糙度Ra≤25μm,达到了设计要求,具有较高的工程应用价值。