多模块蛇形管道打磨机器人的设计与分析

设计了一种由多个模块构成的蛇形管道打磨机器人,各个模块之间可以快速拆装,其中驱动模块为机器人在管道中前行提供动力牵引.该机器人可以主动适应内径为250 mm～450 mm的直管道、弯管道及其组合管道,可以在管道内部实现以打磨作业为主的作业功能.同时,提出了适用于蛇形管道打磨机器人自身过弯管的速度模型,通过对机器人的力学分析得出各个模块之间相互作用力的计算方法及影响机器人在管道内部转体运动发生的因素.在ADAMS软件中进行了虚拟样机仿真验证,初步验证了蛇形管道打磨机器人的通过性并得出机器人在管道内部前行的最佳匹配.最后,搭建了实验平台,制作了机器人真实样机,验证了机器人对内径为250 mm～450 mm管道的适应性、通过性及作业效果.     

一种新型中央空调管道机器人的设计

论文根据集中空调管道清扫的特点,设计了一种新型的空调管道机器人,并以自行研发的集中空调管道机器人样机为例,介绍了其传动机构、运动机构的设计,系统功能的实现以及由些引出采上位机与下住机的通信方式的问题.设计中采用三轮三角形布置的轮式移动载体,选用RS-485作为通信电气标准,实现51单片机控制端与Pc机的通信.在操作员的远距离遥控操作下,空调管道机器人在管道内部自动行走,并携有操作机构和辅助设备(CCD摄像机、管道清洁扫等),进行一系列管道清扫作业.     

主动螺旋驱动式管道机器人

提出了一种主动螺旋驱动式管道机器人,该管道机器人很好地解决了被动螺旋式管道机器人牵引力小、机械传动效率低的问题.针对主动式螺旋和被动式螺旋两种管道机器人的运动学及力学进行了对比分析,从理论上阐述了二者的区别,并完成了主动式螺旋管道机器人的结构设计、控制系统设计、样机试制及性能实验.实验结果表明,该主动式螺旋管道机器人的牵引力远远超过被动式螺旋管道机器人.该新型主动螺旋驱动式管道机器人结构紧凑、牵引力大,能更好地适应狭小管道内作业.     

基于电磁超声的天然气管道机器人测控系统设计

分析了国内天然气管道现状及检测维护情况,针对目前天然气管道裂纹缺陷检测问题,采用电磁超声检测方法,并结合虚拟仪器技术,设计了天然气管道机器人测控系统;系统以PXI模块化仪器平台为核心,结合数据采集模块和运动控制模块构建了硬件平台,以LabVIEW编程语言为基础开发了人机交互软件平台;该系统能够控制机器人在管道内的运动,并可在管道内壁激励和接收超声导波;整个系统可靠性高、扩展性强、人机交互界面友好,满足了机器人管内电磁超声检测作业时的运动控制、数据采集及处理要求.     

在役管道健康监测机器人系统通信链路设计

油气管道健康监测的管道机器人技术是机器人领域的研究热点.针对在役管道健康监测的管道内外通信问题,介绍了一种内嵌于细缆中的智能节点间驿站式有线通信和智能节点与管道机器人间短距无线通信相结合的链路系统,该链路中智能节点由超级电容供电,超级电容通过两根细缆充电.着重阐述了基于两根细电缆的驿站式通信链路的硬件设计、链路运行机制及该链路中充电和通信过程中关键问题的解决方法.采用该通信系统使管道无缆检测机器人超长距离作业成为可能.     

渗滤液导排管道检测机器人的研究

针对垃圾填埋场渗滤液导排管道检测的需要,研究了一种基于CCD摄像方法的管道检测机器人系统,该系统主要由机器人的驱动装置、预清洗装置、检测系统、控制系统和地面工作站等组成.详细介绍了管道检测机器人的系统总体设计和各组成部分的功能.经系统测试和现场实验表明,该系统能够在管道内平稳运行、传输出清晰地管道内壁图像、完成管道清洗的工作,实现管道机器人的远程信息的交换和控制.     

微型管道机器人

前言 微型机器人是结构尺寸微小、器件精密,可进行微细操作的机器人。微型机器人是80年代末开始发展,现已成为国际上科技界一个热点的微电子机械系统(MEMS)研究开发的重要分支。它有着广泛的应用前景和社会需求。诸如信息技术中的控制系统和信息处理系统的微型智能机器人;用于操作血球、细胞的微机器人;医疗上用于诊断、注药、切除和修补的微型机器人等正在进行研究当中。对于那些人类无法进入的危险区域,如航天飞机,导弹、核动力工厂和石油化工厂的大量管道的     

油田抽油泵泵筒内表面激光改性机器人的研制

本文介绍了油田泵筒内表面激光改性机器人系统的 结构及工作原理．该技术将激光表面改性技术和管道机器人技术相结合，具有功能完善、可 靠性高、可控制性好、成本低等优点．实验证明,是进行管材内表面激光淬火的一种新的有 效方法，在工程应用中具有推广价值．     

机械自适应管道机器人的机构原理与仿真分析

针对轮式管道机器人在遇到弯管或不规则管时会发生运动干涉的问题,提出将三轴差动轮系引入管道机器人驱动系统中,使轮式管道机器人具有对管道环境的自动适应性能,并对机械自适应管道机器人的机械结构进行了设计与研究．同时,对管道机器人进行了三维建模及运动仿真分析,验证了应用三轴差动轮系的管道机器人具有较强的弯管适应能力及管内运动的稳定性．该机器人具有适应能力强、结构紧凑、驱动效率高、工作可靠及成本低的特点．     

融合视觉和嗅觉的管道探测机器人的设计与实现

介绍了一种新型管道探测机器人系统．采用视频分划生成的十字线,对管道内的视频图像信号中的目标信号进行识别和判断;利用气体传感器对管道内残留的有害气体进行识别和判断,并融合两部分的判断结果送入控制系统,用以控制机器人的移动和对目标执行动作．本系统采用巧妙的机械结构有效实现机器人在直管和弯管进行简易、快速、准确的检测．通过原理样机验证了这套系统的可行性．     

柔性蠕动管道机器人的牵引力及软轴结构稳定性分析

为解决柔性蠕动管道机器人的运动控制问题,提高机器人管内行走效率,对一种具有导向头和刹车轮结构的柔性蠕动管道机器人进行了深入分析和研究.通过对机器人进行管内受力分析,建立起机器人的牵引力模型;为提高机器人在不同管道环境中的运动性能,对软轴结构的运动稳定性进行了分析,提出了机器人蠕动运动失稳的概念,并采用长柱体的稳定性理论进行分析,推导出机器人在直管和L型管道中的临界失稳条件,为柔性蠕动管道机器人步距规划提供了理论依据.搭建管道实验环境进行机器人的牵引力和行走实验,测试值与理论分析基本一致,说明柔性蠕动管道机器人具有优良的牵引能力,行走过程中的运动失稳现象也验证了软轴临界失稳理论的正确性.     

基于单片机的管道激光除锈机器人

基于生产生活中的管道除锈工作和功能需求,设计了一款利用双向螺纹的螺杆来控制机器人展臂的自适应管径的机器人。以嵌入式单片机STM32F03为控制中心,通过42大扭矩步进电机带动螺杆转动操控展臂的收缩伸展,利用大扭矩直流减速电机带动机器人在金属管道中移动。用户通过显示屏可实时观察到摄像头拍摄到的管道内情况,操作手柄遥感控制舵机云台执行激光除锈操作。通过现场调试,最终实现了操控机器人即可观察检测到管道内的情况以及完成除锈操作。该类机器人的稳定性与可操作性强,有推广价值。     

管道检测机器人设计与实现

为了简化管道检测流程和提高效率,设计了一种以通信服务模块为中心的管道检测机器人系统.从硬、软件两方面介绍了该嵌入式系统的设计和实现方法.硬件部分采用低功耗、高性能的STM32处理器作为客户端,通信服务模块采用高通AR9331路由器处理芯片.软件部分主要使用基于Linux的小型开源系统OpenWRT,实现了运动控制、视频采集、参数检查、网络数据收发、级联工作等功能.根据管道机器人的特殊工作流程,制定了一套适用于管道检测的通信协议,保证了机器人的正常工作,提高了检查效率.各种测试结果表明该嵌入式系统设计合理,整体上满足管道检测机器人的各项功能要求.     

双机器人协调控制系统

本文描述了基于集散控制原理,采用分层递阶结构建立的一个3级结构双机器人协调控制系统.该系统共分3层,最高层为任务规划级.它对双机器人作业进行离线编程及仿真,并负责对整个系统的监控和管理.第2层为协调级,它实现机器人作业的协调控制.并通过传感器信息对机器人轨迹进行实时修正.该层既可接收来自上层的命令或指令.对机器人进行控制,亦可在该层上独立编程.实现对机器人的控制.第3层为执行级,它实现高精度伺服控制.此外,该系统还提供了灵活的编程环境及良好的人机界面.用户可根据需要选择离线编程环境或实时编程环境,并且可在其相应的界面下工作,运行结果表明,系统性能稳定可靠,结构合理,编程环境灵活.我们在该系统上,成功地进行了PUMA562机器人和PUMA760机器人的点位协调和轨迹协调以及复杂的联合作业.     

面向地下管道的四向行走智能机器人系统

为了减小地下管道作业人员伤亡,降低城市地下管道维护的成本,研制开发了一种面向地下管道的四向行走智能机器人系统,详细描述了机器人的硬件设计和控制软件设计.机器人控制系统采用ARM-CORTEX芯片作为主控芯片,由于地下管道的特殊性采用有线通信方式,上位机控制软件简洁易操作.测试结果表明:机器人工作性能良好,能够适应不同管径的地下管道,同时具有防水防尘等特性,研究具有一定参考价值.     

电缆管道巡检机器人远程测控系统的研究与实现

采用图形化编程语言LabVIEW,通过构建多循环应用程序框架,开发了一种用于电缆管道巡检遥操作机器人的新型远程测控系统.该系统能够远程控制机器人在电缆管道内的运动并实时监测机器人沿管内行进时的位置和姿态,能通过机器人获取管内视频信息并进行Canny算子边缘处理以及对管内敷设电缆的温度监测.实际运行结果表明,该测控系统设计新颖、运行可靠、功能实用,对类似遥操作机器人的远程监测与控制系统开发有较好的参考作用.     

管道内微机器人弯管运动的动力学稳定性

介绍了一种新型管道内微机器人,根据该机器人建立了有摩擦接触的微机器人受限运动的动力学模型,用奇异摄动法解释了降阶刚体模型接触力稳定性的附加条件,利用该模型分析了管道内微机器人在弯管内运动的稳定性。     

城市燃气管道检测机器人测控系统研究与发展现状

检测与控制系统分别用于城市燃气管道检测机器人在管道内的缺陷检测和运动控制,是城市燃气管道检测机器人核心部分.综述了国内外城市燃气管道检测机器人测控系统研究和发展现状;论述了城市燃气管道检测机器人测控系统发展过程;结合各种燃气管道检测机器人系统构成示意图及测控系统构架图,阐述了测控系统工作原理,重点分析了基于通信线缆通信和基于无线通信的监督式测控系统;指出了未来城市燃气管道检测机器人测控系统的研究方向.     

用超声波检测管道的机器人

日本NKK公司研制了一种利用超声波高精度检测管道腐蚀情况的机器人系统。60年代,各国铺设了许多远距离输送原油和天然气的管道,因而全世界都在采取措施以评定这些管道老化的情况。 该公司的机器人能以不到1毫米的精度(世界上最高的精度)测定管道的腐蚀情况,而且它所开发的分析软件可清除管道中气泡造成的超声波假数据。目前,美国Texaco国际石油公司的荷兰分公司已向NKK公司订购     

一种蛇形管道机器人结构设计及运动分析

为了更好地解决管道堵塞、裂纹等问题,本文基于设计了一种用于管道疏通及管道检测的蛇形管道机器人。在狭小管道中,蛇形管道机器人主要通过蠕动的运动方式前进,本文首先对蛇形管道机器人蠕动的运动方式进行了运动学规划,然后建立出蛇形管道机器人的化简模型,通过Adams软件对其运动和力进行仿真分析,并得出蛇形管道机器人蠕动一个循环前进0.145m,蠕动时关节最大力矩为2.03N·m,验证了结构与电机选型的合理性,还设计了一套基于STM32单片机的控制系统,通过配备的App软件控制其运动以及头部的各个传感器,从而实现机器人的运动、检测、疏通等功能。