基于SolidWorks的巡线机器人机械本体设计及越障运动仿真

巡线机器人对高压架空输电线路的检测与修复是一种安全,可靠,高效的检测方式.机器人的机械本体结构是整个系统的基础,也是目前主要的技术障碍之一.首先介绍了巡线机器人机械本体的设计要求和关键技术,然后详细描述了基于SolidWorks软件平台设计的一种带有轮式爬行驱动及夹紧装置,过障碍物时可仿人攀援的多关节新型巡线机器人.最后,针对这款机器人运用Solidworks COSMOS Motion动力学插件进行运动仿真,通过跨越高压电力线的常见障碍物来验证该设计方案的可行性.     

救援机器人越障过程设计

介绍一种救援机器人.针对该机器人提出了基于最大越障高度和越障稳定性的越障过程,并对此过程中救援机器人的关键姿态进行分析,得出救援机器人的越障决策.     

一种弹跳机器人的越障性能仿真分析

针对一种弹跳机器人,结合仿真得到一种定量分析机器人越障性能的计算方法,并通过该方法得到影响跳跃性能的参数。最后给出通过调整结构参数改变机器人跳跃性能的两种方法。     

新型多功能越障机器人设计与功能仿真

设计了一种具有平面内3自由度全方位移动,并且能够被动自适应越过轮子直径1.5倍垂直高度障碍的机器人。该机器人采用六个独立驱动轮控制。车身上采用四个Mecanum驱动轮矩形布置,使越障机器人具有平面内的全方位移动功能。前、后轮采用全向轮,使其能够在原地转弯和横向移动时候与地面保持滚动状态,减少轮子滑动摩擦。运用MATLAB软件对其前轮子中心坐标编程,找出其运动轨迹,并优化越障四连杆设计尺寸大小。最后对整个机器人系统在平面内的直行、横行、原地转弯、爬楼梯以及起伏路面运动等功能进行了虚拟样机系统仿真验证。仿真结果表明:该越障机器人机构设计合理,具有全方位移动和越障功能强的特点。     

基于ADAMS的救援机器人越障过程分析及仿真

基于复杂环境下对救援机器人运动性能的研究需要,提出了一种具有越障功能的六履带式机器人,阐述了其机构设计及其实现,为检验设计方案的有效性,对机器人攀越台阶的过程进行分析,并运用ADAMS软件进行仿真。通过动画模拟机器人越障的实际过程,验证其越障性能。     

一种四轮双臂巡检机器人越障特性分析

为了满足输电线路巡检机器人完成一个耐张段内的工作任务,针对500kV超高压架空输电线路地线环境,提出了一种新型的四轮双臂移动机器人机构。详细分析了机构的组成及跨越障碍的原理,总结出两类典型的越障机构,并分析了机构尺寸与运动参数关系。根据越障原理,总结出该机构所具有的四种基本越障模式,给出了越障模式参数表,最后综合出直线塔与耐张塔的越障流程。实验室搭建了两类杆塔环境,实验结果表明该机器人可沿架空地线平稳、可靠地行走,越障能力强,安全性好。     

输电线路巡检机器人越障仿真分析

根据输电线路线路环境的约束条件和巡检任务的要求,提出了一种新型输电线检测与维护机器人机构。首先进行了机器人的构型综合,得到机器人的两种越障模式,运用两种越障模式规划了机器人跨越典型障碍物的运动序列。机器人通过仿生猿猴手臂跨越障碍物,质心调节机构保障了机器人越障过程中的稳定性。仿真分析了不同工况下机器人跨越引流线的过程并进行了相关的实验,仿真与实验结果表明机器人能够完成引流线的跨越,合理的引流线越障规划降低了引流线的变形,提高了机器人的越障效率。     

一种新型爬壁机器人越障过程的运动及动力学分析

提出一种能满足不同避障要求的轮足复合式爬壁机器人,利用凯恩法建立其动力学模型。基于该模型,推导爬壁机器人在极限运动状态下的吸附力方程,并建立稳定性裕度约束条件,获得满足稳定性要求最小吸附力与机器人极限运动状态的函数关系。在不同避障要求的工作环境下,为合理控制吸附力大小提供理论依据。     

一种轮腿式越障机器人的设计与分析

针对轮腿式越障机器人,设计了一种新型可变结构的车轮,使得机器人可以在轮腿之间切换。介绍了可变结构的车轮的工作原理,在Pro/E中建立了三维模型;对车轮的展开范围进行了理论分析。为了验证分析结果,在ADAMS中对车轮的展开过程进行运动仿真。仿真结果与理论分析结果相近,说明所设计的车轮结构具有可行性。最后分析了该车轮的越障性能,结果表明,当车轮展开后,理论越障高度是展开前的2.2倍,并且成功攀越了200 mm高的台阶,表明该车轮结构具有较高的越障能力,可以应用到轮腿式越障机器人中。     

可重构机器人越障分析

可重构机器人作为一种新的机器人应用形式日益引起国内外学术界的兴趣与关注.然而,可重构机器人协调越障一直是机器人研究领域的一个难点,为此提出采用一种新的越障方法来解决这一问题,并通过实验验证了此方法的有效性.     

跨越式巡检机器人的自主越障方法研究

分析了跨越式巡线机器人跨越通过悬垂线夹等障碍物的动作序列,指出限制其自主性的关键动作。在该动作过程中提出了一种越障简化模型,并利用该模型计算出越障过程中障碍物与机械臂之间的实时距离。然后制定出始终保持安全距离的自主跨越越障控制方案,并且分析在控制过程中机械臂上脆弱部件的受力,将其作为不同控制参数选取下的评判依据。最后选择不同的控制参数,分别在模拟高压输电线路上进行实验,并且对比分析其受力和消耗时间。     

薄煤层工作面巡检机器人越障前动力学分析

薄煤层综采工作面空间狭窄,环境恶劣,针对薄煤层综采工作面地形环境,设计了一种四摇臂结构的履带式巡检机器人辅助工人完成日常检修工作。由达朗伯原理和牛顿—欧拉方程,建立了机器人在越障前和越障爬升过程中的动力学模型,分析得到了不同地面摩擦系数和前摇臂倾角对主驱动电机输出力矩的影响规律,该规律可为该结构的机器人越障前的前摇臂倾角动作规划提供参考,同时为驱动电机的合理选型提供理论依据,有利于提高巡检机器人的越障性能。     

履带式复合机器人的越障仿真

为研究越障机器人能否成功越障,在Recurdyn环境下建立了主从履带复合式越障机器人的虚拟样机平台,分析了该机器人翻越台阶时的重心变化规律及重心轨迹算法,根据越障高度设计适应台阶的机器人越障姿态和动作序列,并在Recurdyn中实现,通过仿真验证其可行性,验证重心轨迹是越障能否成功的关键影响因素.     

变电站轮式巡检机器人机械臂避障路径规划方法

变电站工作环境特殊且复杂,为保证巡检机器人在执行巡检任务的同时,能更好、更安全地进行作业,提出面向轮式巡检机器人的机械臂避障路径规划方法。利用八叉树结构建模技术,架构巡检机器人工作环境的三维模型与环境更新模型。确定机械臂与环境关系,建立机械臂运动学模型,根据末端执行器位姿的已知与未知情况,完成运动学模型的正解与反解计算。基于关节位姿的三维坐标,设定机械臂连杆不碰撞障碍物为必要条件,依据六次多项函数式解得的关节角速度与角加速度连续轨迹,通过更改非固定参数值,调整机械臂的移动轨迹,最后,利用贝塞尔曲线平滑处理路径。仿真试验结果表明,所提方法路径精度更优越,避障效果更理想,符合变电站巡检的实时性需求。     

基于姿态的轨道焊接机器人智能越障控制方法

为了机器人能更好地完成轨道焊接任务,减少障碍物对工作的影响,提出了基于姿态的轨道焊接机器人智能越障控制方法。分析越障时机器人姿态稳定性,判定机身质心位置,明确焊接臂角度和碰触点,估算出姿态支持点位置,同时将实时运动数据传输到受力锥模型中,计算最小偏移势能推测越障倾翻方向,得出最佳稳定锥。初始化蚁群遗传算法、设定主程序,迭代出全局越障路径;考虑到户外工作环境存在路径规划阻力,结合卡尔曼滤波的状态转移矩阵,减少误差完成智能越障控制。仿真实验表明,所提方法在恶劣路况下也能实现精准越障,且可以智能调节姿态,使机器人恢复稳定。     

变形六轮腿式机器人越障性能分析与结构优化设计

为了提高移动机器人的越障能力,提出了一种变形六轮腿式移动机器人总体结构,分析了其越障原理及机器人越障时前腿机构的运动特性要求。利用多体动力学仿真软件Adams,建立了前腿机构的参数化模型,分析了前腿特征点在越障过程中的运动轨迹变化。提出了前腿机构越障过程的两个约束条件,以前腿机构越障高度最大为优化目标,对影响机器人越障性能的关键参数进行了优化设计。优化结果表明:前腿机构的越障性能得到了大幅提高,并且满足越障时的运动特性要求,为移动机器人的总体设计与研究奠定了基础。     

一种巡线机器人的机械结构设计及运动学分析

高压输电线路沿线地理环境复杂、线路长,经常穿越山河湖泊与密林,使得巡检难度大,耗费成本高.因此,针对110kV高压输电线路,设计了一种轻量化双臂巡线机器人,通过减少机器人整体自由度,减轻机器人自重,降低控制难度,从而使其更加稳定与节能.同时提出一种自主越障方式,能够跨越110kV输电线路上防振锤、跳线等障碍物.通过运用标准D-H法建立了巡线机器人的运动学模型,并在Robotic工具箱中对巡线机器人的越障过程进行建模仿真.通过仿真得到了越障过程中机器人越障臂各关节的运动参数曲线,验证了该巡线机器人连杆参数及越障步态设计的合理性.     

自重构机器人变形过程运动学分析及越障仿真

自重构机器人根据任务环境的不同可实现自主变换构型。研究了直线蛇形变换为环形的重构过程,定义了单元模块的连接面与坐标变换矩阵,基于D-H方法推导并归纳了多模块由直线蛇形变换为环形的普适公式。利用多体动力学软件RecurDyn与MATLAB对模块构型变换中末端连接面的运动轨迹、速度以及加速度进行了仿真,验证了普适公式的有效性和正确性,准确地判断了末端连接面运动轨迹的变化与重构工作空间,估计了系统的稳定性,提高了对控制算法的认知程度。最后分析了环形构型的两种滚动步态,利用仿真验证了环形构型的越障能力。