自适应管道打磨机器人的通过性分析与仿真

针对管道机器人难以检测打磨管内缺陷且通过性差的问题,设计一种自适应管道内壁检测打磨机器人,研究其在直管、弯管以及障碍管中的通过性能。提出管道机器人的结构方案,分析其行走驱动装置及作业装置特点;建立机器人的运动学模型,结合结构在管道内的受力,对机器人在不同管道内运动的受力状态、几何约束与运动特性进行分析;运用ADAMS仿真软件和整体化仿真方法,对机器人在管道中的通过性能进行仿真分析。结果表明：该机器人可以通过水平直管、弯管和内含10 mm高环形障碍的管道,但机身速度、压力和车轮的接触力存在一定波动;在通过弯管时,采用内外车轮差速、外扩变径机构,可降低内耗、增加贴合力。     

三相伞状支撑式管道清洁机器人的设计与研究

基于雨伞伸缩的结构,设计一种清洁中央空调通风管道内灰尘的机器人。该机器人由清洁单元和2组行走单元组成,其中清洁单元通过特制的弹簧使得清洁头可以自动适应管道直径大小的变化。行走部分由2组行走单元和连接机构组成,行走单元上沿圆周方向等距分布有3组伞状支撑结构。通过2组行走单元的配合,机器人可以顺利通过垂直管道和管径变化处。对3组伞状支撑结构进行力学分析,得出了合理选择驱动支撑结构运动的电机型号的数学公式。     

圆形管道机器人的机构设计与运动分析

研制了一种适应圆形管道的管道探测机器人,机器人搭载实时视频传输系统,具有主动变径机构和可以独立控制的驱动模块。机器人通过主动变径机构的调整使驱动模块上的履带适应圆形管道内壁尺寸。为了分析机器人在圆形管道内部的运动位姿特性对机器人进行了运动分析,使用ADAMS软件对机器人进行运动仿真计算,研制了机器人实验样机,搭建了机器人管道內部运动适应性实验平台,在水平管道和坡度管道情况下对机器人运动特性开展了实验及分析。研究结果表明,该机器人在圆形管道中具有较好的运动适应性能。     

管道全位置焊接机器人结构设计与分析

针对长输油气管道焊接效率低、劳动强度大和焊接质量不稳定的问题,研制了一种管道全位置焊接机器人。根据野外施工特点,采用模块化设计方法,确定了焊接机器人结构,主要包括行走机构、焊炬调节机构和送丝系统三部分,并对其结构特点和工作原理进行了分析。根据机械模型建立了机器人的运动学方程,进行了仿真和试验研究,仿真结果表明：该机器人可以完成对应壁厚钢管的焊接,且焊接质量良好。     

光伏板智能清洁机器人设计与实现

为有效解决光伏板表面灰尘覆盖问题,提高光伏电站光电转化效率,根据目前光伏板安装环境,设计一种光伏板智能清洁机器人。机器人由行走机构、清洁机构、控制模块以及各传感器组成,可在光伏板上自主进行清洁工作。对机器人的行走机构和清洁机构进行设计计算,再通过力学分析得出机器人运动稳定性条件,然后结合机器人功能对机器人的控制系统进行设计,最后制作出机器人样机。通过对机器人进行运动和清洁性能测试,此机器人可在25°以下的斜面上稳定运动,清洁机构对于浮尘或积垢类污渍都具有一定的清洁能力,且机器人可按照设计路径自主完成清洁工作。与传统清洁方式相比,在解决光伏板灰尘覆盖问题的同时,极大地降低了人工成本,减少了水资源的浪费。     

油烟管道清洗机器人设计

文章在油烟管道清洗机器人的机械结构设计的基础上,重点研究了基于单片机控制的油烟管道清洗机器人的开放式控制系统,完成了清洗机器人的控制策略和控制系统的软硬件结构的实现.通过运动控制模块,避障检测模块、视频监控、遥控模块的设计,完成了变位履带式移动装置驱动、管道内壁喷淋冲洗及视频监控工作任务.该机器人结构简单、控制灵活,系统工作稳定,为油烟管道清洗机器人监控自动清洗技术的进一步研究提供了平台.     

管道检测机器人在垂直输气管道的运动分析

管道检测机器人用于管道腐蚀缺陷和变形缺陷的定期巡检,当管道存在较大倾角时会对机器人的运行状态产生影响,尤其是机器人进入垂直管道内运行,机器人自重将明显影响设备的运行速度,严重时可能导致机器人超速运行,影响检测数据质量。利用动量守恒定律建立了在垂直管道向下运行时机器人前后端气体的压差增量与机器人运行速度增量间的关系式,指出压差增量与气体的密度、扰动波传播速度和机器人的速度增量等因素有关。建立了机器人在垂直管道内运行加速度和运行距离的关系式,并对关系式进行了简化,方便工业现场应用。通过与数值仿真结果对比,建立的关系式可有效计算出机器人在垂直管道内运行时的速度增量和运行距离,为工业现场预测机器人的运动参数提供了保障。     

工业机器人机械结构模块化参数化设计

为提高工业机器人的设计效率,对工业机器人进行功能分析及模块划分,将工业机器人分为4种通用模块,分别是执行器模块、旋转臂模块、俯摆臂模块及底座平台模块4种模块;建立模块之间的3种标准连接接口;对工业机器人各模块进行三级参数化设计,一级参数驱动机器人总体结构尺寸,二级参数驱动机器人各模块的结构尺寸,三级参数驱动机器人各零件的结构尺寸,制定机器人产品序列相关参数;最后利用该方法完成一种搬运机器人的三维模型设计,通过D-H方法建立了搬运机器人运动学模型及方程,推导出机器人的运动学正解及逆解,对模型机械结构的合理性和可达性进行了验证,并为机器人轨迹规划及实时控制提供了理论基础。用户进行机器人产品设计时,只需要根据实际工况选择合适的产品系列及模块种类并按照一定的方式进行模块装配,即可完成机器人设计,有效缩短了机器人设计周期和设计难度。     

六自由度经济型工业机器人设计与运动学分析

设计了一种六自由度经济型工业机器人,从经济性考虑,完成了驱动电机、减速器及控制器的选型和各关节的结构设计,在保证性能要求的情况下降低了机器人的成本。根据D-H方法建立机器人的运动学数学模型,得出机器人末端点的运动方程,在Matlab环境下,采用蒙特卡洛法求出机器人的工作空间点云图,运用Robotics Toolbox对该机器人进行仿真建模,并进行了实例仿真。通过仿真结果分析机器人的运动情况,验证了运动学算法的正确性,符合预期的设计目标,为机器人轨迹规划和控制的研究提供了可靠的依据。     

管道机器人的研究进展

阐述了管道机器人的概念和用途,综合分析了国内外管道机器人的发展状况。在分析了管道机器人特点和性能的基础上,讨论了其研究中的关键技术,指出了管道机器人的发展趋势。     

轨道式多臂铸件清理机器人的设计与分析

针对现有铸件清理工作费工费时且需要大量劳动力问题,基于TRIZ理论进行系统功能和冲突矩阵分析,结合多用性原理、动态化原理、小人法和拓扑结构设计了一种悬挂轨道式多臂型铸件清理机器人。结果表明,该机器人能够完成铸件清理的所有工序,且其适应性和多用性较好,能够克服现有铸件清理机器人存在的技术缺陷,并为机器人样机制作提供理论依据,为新产品研发提供实时指导。     

油烟管道清洗机器人关键技术研究

为了改善传统人工清洗油烟管道的工作环境,提高油烟管道清洗行业的自动化水平.文章基于ARM9嵌入式系统,构造了油烟管道清洗机器人系统,该系统在ARM处理器下使用Visual C++开发了机器人控制软件.通过对机器人外部的机械结构进行了研究设计,实现了油烟管道清洗机器人整体的设计,该机器人结构简单,控制系统可靠,完成了自动化清洗的要求,为管道清洗机器人的进一步研究提供了平台.     

模块化机器人结构设计及运动特性分析

针对传统机器人关节在运动过程中的偏转角度、俯仰承载能力受限问题,以提高机器人偏转、俯仰运动能力为目标,提出单电机驱动双轴式、具有大偏转角度特性的偏转关节模块,和基于平行四边形结构及弹簧部件、具有低功耗高承载能力特性的俯仰关节模块,进行了偏转模块、俯仰模块运动特性分析。建立基于新型模块的机器人运动学模型,对比分析相同尺寸及工作条件下新型机器人与基于传统关节机器人的工作空间,结果表明：同等条件下新型机器人工作空间明显大于传统机器人结构,所提出新型关节模块可有效提升机器人运动灵活性。     

基于超声法清洗的管道蛇形机器人研究

针对输油管道内壁滞留物难以清理的问题,设计以STM32单片机为控制核心的基于超声法清洗的管道蛇形机器人。利用超声波原理降低管道内壁污垢的附着力,同时通过机械旋转式吸油装置清除油污,达到超声波-机械式双重清洁的效果。利用多种传感器、电机和舵机的相互配合,实现机器人在变管径管道内自移动。进行正交试验、MATLAB仿真以及数理计算分析。结果表明：该机器人能有效清洁管道内壁污垢,具有良好的可操作性和可拓展性,为实现管道内壁远程的清洁和提高油气运输量提供参考。     

一种模块化自重构机器人的设计与实现

介绍了一种新的模块化自重构机器人HitMSRII的设计与实现过程,包括机器人模块的机构设计和控制系统的软硬件设计两个部分.HitMSRII在HitMSRI的基础上加入了接触传感器;引入了无线通讯网络;设计了兼具销孔式可靠性和平面式灵活性的新型的模块分离、连接机构;并将控制方式由原来的集中式改为集中式和分布式相结合的方式,使系统能在不增加传感器的情况下自动采集机器人的整体信息.HitMSRII比HitMSRI的体积更小,质量更轻,驱动和通讯能力也更强.     

无缆式城市排水管道清淤机器人的通讯设计

根据无缆式排水管道清淤机器人的控制要求,其控制系统采用了3个S7-200 PLC,机器人内部的两个PLC之间利用PPI协议实现通讯,而地面PLC与机器人内部PLC之间则通过无线通讯完成数据传递.实践证明,该设计策略很好地解决了管道清淤机器人与地面操作人员之间的信息交互问题.     

管道清掏助手机器人方案设计及行走条件分析

针对目前国内在城市地下管道疏通与清理方面的现有技术及存在的主要问题,提出了一种能自适应管径的双履带式清掏助手机器人方案.根据地下管道的特殊环境要求,分别从地面单位压力、牵引力、附着力以及抗倾覆等方面分析研究了机器人在作业时的行走条件,并提出相应设计方案,通过样机试验研究验证了方案的可行性.