履带式管道机器人及侧倾问题的研究

本文探讨了几种典型管道机器人的行走机理，介绍了我所研制的履带式管道机器人系 统结构，研究了管道机器人的侧倾问题．     

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.     

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．     

常力封闭管内行走机器人机构类型研究

本文提出了用管径适应性系数A(A_(0.1))衡量管内行走机器人机构对管径变化的适应能力的方法,并用该方法评价了4种典型管内行走机器人机构。通过机构演化原理演化了各种形式的管内行走机器人机构,揭示了各种管内行走机构的内在联系,给出了各种行走机构驱动轮上正压力与机构参数的关系。本文还对斜叉式管内行走机构进行了实验研究。     

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.     

蠕动式管内移动机器人的研究

本文研究了蠕动式管内移动机器人的行走过程,提出并实现了超越式管内行走的方法,采用此方法可以提高机器人的行走速度。 引言 随着科学技术的发展,现代化的生产和人们的日常生活中使用了大量管道,多数管道中输送的是具有腐蚀性的介质,有的管道中输送的是剧毒或放射性介质。若这些管道产生裂纹、漏孔会造成介质泄漏,引起事故甚至发生灾难,所以对管道的检查、监测工作非常重要。研制管内移动机器人正是要解决管道检查、监测这一难题。     

螺旋原理式机器人

以往使用机器人检查水道管路多用于内径１００毫米以上的大中型管道 ,而对１００毫米以下管道的机器人的开发则明显滞后。由于上下管道在接近末端时 ,管径逐渐变细 ,需要具备能通过异径管接头功能的机器人。日本东京工业大学的林严教授等人和菅清工业公司共同开发了一种新型机器人 ,这种机器人能通过带有阶梯差的细水道管路。机器人的驱动装置作螺旋式旋转 ,使得机器人即可在管内进行前后移动 ,也可跨越内径不同的水管接头 ,若连接多台驱动装置还可增加牵引力 ,使其能停止在垂直管内。该机器人不是在与驱动装置轴倾斜方向上安装脚轮、直接驱…     

磁性微型机器人的自动化操控研究综述

微型机器人是指尺度在毫米及其以下(几百纳米到几毫米)的一类机器人,是机器人研究领域的一个重要分支.低强度电磁场无线操控的微型机器人,可以在狭小的空间运动,完成复杂的作业任务,在微操作、靶向药物输送和体内传感标记等生物医学研究中有着广泛的应用前景.经历几十年的发展,研究人员在机器人的结构设计、微纳制作和伺服控制方面贡献了许多重要理论和实践成果.本文旨在介绍自动化方法在磁性微型机器人中的应用,主要包含运动建模、闭环控制和路径规划方面的研究内容,并讨论磁性软体微型机器人在建模与运动控制方面存在的挑战.最后,提出磁性微型机器人在控制与规划方面的研究方向.     

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     

管内步伐式行走机器人

管内步伐式行走机器人由太原理工大学研制成功，并己于１９９４年１２月通过了山西省科委的技术鉴定．该机器人可在管内双向行走，自动随管道弯度转向．本文详细阐述了机器人的机构，在力学分析的基础上介绍了脚靴的自锁机构以及牵引力和脚靴撑紧力间的关系，论述了产生大牵引力而不打滑这一管内步伐式机器人的特点．     

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。     

微管道机器人的一种主体驱动机构的设计

从电磁力学出发,本文提出了一种基于电磁结构的微管道机器人主体驱动机构的设计方法.同时通过理论计算,给出了该机构的基本设计尺寸,为微管道机器人的结构设计、机械系统力的分配与确定提供了理论依据.     

体内微型机器人的全方位旋进驱动特性

提出了一种由外旋转磁场驱动的体内微机器人．它以相邻径向异向磁化瓦状多磁极圆筒形NdFeB永磁体为外驱动器,以机器人内嵌同结构的NdFeB永磁体为内驱动器,外驱动器旋转时产生旋转磁场,通过磁机耦合作用于内嵌驱动器形成机器人驱动力矩,在本体外表面螺纹与流体动压力的作用下,实现机器人在管道内的在线旋进．在建立微机器人游动模型的基础上,以垂直管道为试验环境,研究了机器人的全方位驱动特性,试验结果表明机器人可以实现管道内全方位驱动．     

一种新型管道内微机器人的研究

本文描述了一种微管道机器人的结构与控制,分析 了这种微管道机器人的移动原理,该机器人借用仿生学原理,结构独特、简单、新颖,运行 速度快,能方便地实现前进和后退,可以在各种形状的弯管内运行．具有自学习功能,实现 了智能控制．该机器人的直径为8mm,最小长度为16mm,最高运动速度为40mm/s,牵引力大于 0.5N．该机器人可用于核电站航天飞机等其他特殊领域的微小型管道的检查,维护．     

管道机器人三轴差动式驱动单元的设计研究

设计了由三轴差速机构、管径适应机构组成的管道机器人三轴差动式驱动单元,对驱动单元在直管、弯管的差速特性与力学特性进行了理论分析．三轴差动式驱动单元在直管中运动时差速机构不起作用;在弯管运动时,根据管道拓扑环境实现自主差速,且行走轮运动状态为纯滚动,无寄生功率产生．所设计的管道机器人三轴差动式驱动单元为机械自适应型差动式管道机器人的理论研究奠定了基础．     

一种微小型嵌入式图像处理平台的研究

微小型自重构移动机器人自主对接方法的研究是一个较新的方向,针对微小型自重构机器人系统的要求,研究了一种基于DSP ADSP-BF533和CMOS数字摄像头VS6524的微小型嵌入式图像采集和处理平台,用于机器人对接引导;并在实验中实现了对自重构微小型机器人对接部件特征的识别,验证了平台的可靠性。     

Active interaction utilizing micro mobile robot and on-line data gathering for experiments in cricket pheromone behavior

This paper describes about a prototype system for active interaction experiment to a cricket by utilizing an operated micro mobile robot. It is also able to measure/collect behavior data of the cricket on-line. The behavior selection of the cricket (Gryllus bimaculatus) is influenced by the experience or the context in living environment. In our current research, we are trying to investigate neuronal mechanisms underlying adaptive behavior switching of the cricket based on individual interactions. However in conventional biological experiments, the conditions are not maneuverable intentionally. Therefore, we are developing an integrated system for conducting active interaction experiments and gathering behavior data related to the effect of interactions. The prototype consists of a micro mobile robot as a physical interaction agent, a camera and a microphone and a computer. The computer is for commanding the robot by the operator’s input. It also works for recording the data of a video sequence, on-line motion tracking and the audio during the experiment. Interaction experiments with the cricket utilizing the prototype system were done. From the results, we could confirm it works well especially for maneuvering experimental conditions and on-line experimental data gathering.     

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．     

Pipe inspection robot using a wireless communication system

Pipe lines of any material need to be inspected after a certain number of years. Therefore, it is necessary to develop a flexible pipe inspection robot using a wireless communication system. In this research, a wireless communication system is tested, and it is verified that the system can transmit image information steadily at a high speed. On the basis of this wireless communication system, a new pipe inspection robot for drain pipes is developed. With this new system, the movement of the robot can be controlled, defects or other problems inside a pipe can be inspected, and an image of the inside of the pipe can also be transmitted in real time.     

群体行为进化的自主式微小型移动机器人通信系统设计和实现

介绍了自主式微小型移动机器人通信系统的太原市诸实现,详细介绍了其通信的硬件组成以及通信系统工作过程,根据该设计,系统能实时显示各自主式微小型移动机器人的参当数,在线更改各机器人的参数和任务,且系统工作可靠,方便了进一步对自主式微小型移动机器人群体行为进化的研究。