三轴差动式管道机器人的驱动特性及仿真研究

为解决轮式管道机器人弯管运行的干涉问题,研制一种具有差动运行功能的轮式管道机器人——三轴差动式管道机器人.首先介绍了机器人的结构组成和基本原理,对机器人的牵引力、越障能力等驱动特性进行分析,建立相应的理论分析模型.同时,建立机器人的虚拟样机仿真模型,对其牵引力、越障能力进行仿真研究,仿真结果与理论分析基本一致.机器人在弯管运行的仿真结果表明:机器人能够顺利通过弯管,三轴差动机构具有较好的差动效果.     

基于CATIA的管道清洁机器人设计与研究

针对管道内径为200mm-250mm的管道清洁机器人设计,提出了基于螺旋推进原理的管道机器人的设计方案,运用三维建模软件CATIA进行实体建模,并对自适应管道机器人的机械结构进行了设计与研究。同时,通过CATIA,Analysis对管道机器人关节薄弱处进行校核优化,用以提高机器人运行的可靠性及较好的完成工作目标。     

基于TRIZ理论的新型地下排水管道清污机器人设计

为实现小口径管道的非开挖清淤工作,避免造成人力、物力资源的浪费,笔者基于TRIZ理论研制了一款集清淤、排污于一体的蠕动式管道清污机器人.首先,根据管道清污机器人的设计要求,基于TRIZ中的分离原理,将机器人的创新设计划分为切削部件、自行走部件、排污以及防水部件设计;然后,针对切削部件、自行走部件、排污以及防水部件设计中...     

蠕动式管道机器人结构设计与运动特性分析

为提高管道机器人在管道内行走的安全性及可靠性,本文针对管径为457 mm的天然气运输管道,设计一款液压驱动蠕动式爬行管道检测机器人,用以对管道内壁的损伤及管体腐蚀开裂情况进行离线检测。根据管道内工况需求,利用蠕动爬行原理对管道机器人整体结构设计。计算管道机器人的驱动能力和越障能力,并采用多体动力学仿真技术对其进行分析,得出管道机器人运行过程中所能达到的最大驱动力及能够通过的最大障碍高度,并制作了物理样机并对其各项性能进行测试。结果表明：管道机器人的运动特性与理论分析结果一致,机器人运行过程平稳可靠,能够保证足够的管道通过性能及驱动能力,可实现复杂工况下的运行和检测。     

基于TRIZ理论的产品结构创新设计

针对原有列车上水连接器存在的问题,基于TRIZ理论体系中的技术冲突和创新原理,应用TRIZ理论的冲突解决矩阵和发明原理,对上水连接器的结构作了改进设计,并取得了良好的效果。     

管道内壁四足爬壁机器人的运动学与步态规划

研究用于检测气体绝缘金属封闭开关（GIS）内部的负压吸附管道内壁四足爬壁机器人. 分别对机器人的腿部和机身进行运动学分析,采用改进的牛顿迭代法解决机身正运动学求解困难的问题. 对机器人沿管道轴向和圆周方向的爬壁运动进行步态规划,提出运动过程零冲击的轨迹规划方法. 使用Adams进行运动仿真,并在四足爬壁机器人样机上进行水平和垂直管道的全方位爬壁实验. 结果表明：机器人的运动轨迹与所规划的步态一致,运动过程中速度与加速度无突变,运动平稳,无明显冲击,运动学模型的正确性和所规划步态的合理性得到验证. 在GIS管道的实际检测应用中,实现机器人在不同工况下的平稳爬壁运动与检测.     

基于激光跟踪的管道焊接机器人跟踪算法研究

研究并提出了基于激光跟踪的管道焊接机器人跟踪算法,介绍了基于激光跟踪的焊缝跟踪技术的优点,对焊缝自动跟踪过程以及该过程中前置传感滞后跟踪、实时跟踪算法等关键技术问题进行了深入探讨。管道焊接机器人的工艺试验表明：该算法可有效提高基于激光跟踪的管道焊接机器人跟踪精度。     

基于基元理论的改进功能分析方法研究

以可拓学的基元理论和TRIZ （发明问题解决理论）功能模型分析方法为基础，研究一种集两种理论优点的改进功能分析方法.首先阐明了基元理论和TRIZ功能模型分析方法，在对两种分析理论充分理解的基础上设计并阐明了改进功能分析方法的过程和步骤，并以牙刷为案例对新方法的具体实施过程和应用进行了说明和论述.改进的功能分析方法具有可拓基元对问题的形式化表示和信息挖掘的特点，同时具有TRIZ功能模型直观形象地表示系统结构和组成的特点，是一种更加全面有效的问题分析方法.     

电力GIS巡检机器人沿狭小空间管道内壁攀爬特性分析

提出了一种利用GIS巡检机器人进入GIS管道进行巡视和检修作业的新方法,首先给出了GIS巡检机器人的基本结构,GIS巡检机器人要实现整个GIS装备内部无盲区的检修作业,要求机器人能够沿着内壁管道进行攀爬作业。本文建立了GIS巡检机器人沿管道内部的底端、顶端、左右壁面、一般壁面进行攀爬的受力分析平衡模型,并基于该模型对机器人的沿内壁攀爬特性进行了理论分析,得到了作业环境参数、机器人机械结构参数和电气控制参数三者之间耦合关系模型,基于此为GIS巡检机器人的系统优化设计奠定了理论基础。最后,开发了GIS巡检机器人物理样机系统,并在实际的GIS装备中进行了巡视和检修作业实验,获得了所需GIS巡检机器人攀爬性能。本文GIS巡检机器人攀爬特性的研究对于GIS巡检机器人系统的优化设计及其实用化研究具有重要理论意义与实际应用价值。     

管道切割机器人结构设计与仿真分析

为更好地完成燃气管道修复工程中对内衬软管的切割工作,设计一种应用于非开挖翻转内衬修复技术的管道切割机器人。通过UG 软件设计管道切割机器人的整体三维模型,并建立该机器人的动力学方程,运用ADAMS仿真软件对该机器人进行运动仿真,验证管道切割机器人在实际管道内部运动过程的稳定性。首先分析管道切割机器人每个电机输出力矩曲线图的变化特性,成功验证管道切割机器人的运动姿态满足稳定性要求;然后分析该机器人每个电机质心的位移、速度曲线图的变化特性,成功验证管道切割机器人的运动轨迹满足稳定性要求。仿真结果表明,该管道切割机器人具有结构设计合理、运动安全稳定、动作快速的特点,为非开挖翻转内衬修复技术提供了一种节约成本与工期的优良设备。     

油气管道机器人技术现状及发展趋势

随着我国管道建设速度的加快、管道数量的增加,管道检测、维护及运行安全成为近年来研究的热点。通过对常见7大类管道机器人的优缺点和应用环境进行的对比分析,系统阐述国内外管道机器人技术的研究现状;对当前油气管道机器人亟待解决的运动控制和定位控制2大技术难点进行分析;指出未来油气管道机器人的研究重点应集中在构造灵活可靠的机械结构、构建实时稳定的控制系统、提出新的能量供给技术等方面。综述分析内容对油气管道机器人的研究具有一定的参考价值。     

油-气管道检测机器人技术现状及展望

为提高油-气管道检测的效果,结合国内外典型管道机器人的特点,综合分析了管道机器人运动控制技术、定位技术和实时检测技术3个方面的现状,并指出了核心技术的不足;针对石油化工行业高温带压管道环境,提出管道检测机器人的研究重点为分层模糊神经网络运动控制技术、CCD视觉定位技术、低频电磁定位技术和分层图像分割的优化方法等。为进一步提高化工油-气管道内检测机器人的检测效果提供了理论依据。     

管道机器人的驱动单元工艺优化设计

驱动单元的驱动特性和可靠性决定管道机器人的工作效率及其工作能力,由于对管道机器人三轴差速驱动单元的优化大部分都由电脑仿真来完成,但是在制造、装配阶段还是会导致差速不准、功率过大等问题.因此本文通过对三轴差速器工艺的优化,解决了工艺当中的公差分配问题,降低了零件的工艺难度,建立了十字轴垂直度误差对啮合质量和轴向调正间隙的函数关系.     

油气管道爬行机器人的设计及仿真实验

针对新建无流体管道、非常规流体管道、分支管道和逆流体流向管道等特殊工况下,传统介质推动机器人无法完成作业的问题,对能够适应特殊管道工况的油气管道爬行机器人进行了研究,完成了一种气动式爬行机器人的详细设计,包括结构设计和控制系统设计等.利用ADAMS虚拟样机软件对油气管道爬行机器人在U型和90°管道的动力学进行了仿真分析.结果表明,该油气管道爬行机器人具有一定避障和过弯能力,可以完成油气管道特殊工况下的检测和维修.     

柔性蠕动管道机器人的力学特性分析

为提高对管道复杂环境的适应性,实现机器人平稳、可靠行走,对柔性蠕动管道机器人进行了结构优化设计和力学特性分析.该机器人由前机体、导向头、后机体、柔性弹簧轴和行走轮组成,在管道中可实现蠕动行走,并能在一定范围内自主适应管道内径和形状的变化.通过机器人运动特性分析,对机器人在管道内行走时的支撑力、行走牵引力及通过弯管时的受力进行了分析,并分别建立了数学模型.根据机器人驱动力和阻力的分析结果,推导了机器人蠕动行走的条件.搭建了实验测试平台,对机器人进行实验的结果证明了设计和分析的有效性.     

LNG长输管道中间液化站流程分析

由于石油、煤炭等化石燃料的不断减少,加之环境污染和温室效应等问题的不断加剧,天然气作为一种高效、清洁的能源,日益受到世界各国的重视与青睐。天然气的液化及储存,是开发及利用天然气的关键技术。最新的理论研究表明,建设长距离液化天然气(LNG)输送管道技术上是可行的,经济上也是合理的。但是,对LNG长输管道中间液化站进行的研究还很少,液化站的流程及相关设备的选取问题还没有得到解决。通过对逆向卡诺循环进行的分析,结合丙烷、乙烯、甲烷等制冷剂的制冷特性,提出了LNG长输管道中间液化站的液化流程及所选取的相关设备。     

直进轮式微型管道机器人的行走系统设计

微型管道机器人是一种适合小口径管内移动作业的微型机器人,其移动机构是机器人研究领域重要的研究内容之一.介绍了直进轮式微型管道机器人行走机构的设计.提出了管道内受限微机器人的动力学模型,并分析了微型管道机器人的动力学稳定性.该移动机构具有结构紧凑,驱动效率高,安装方便,工作可靠,成本较低的特点.     

谐振式微型管道机器人设计与实验

针对直径在18~30 mm范围内的细小管道难以检测的问题,提出一种微型机器人。该机器人采用谐振原理驱动,简化了传动机构。由微型电机带动偏心轮旋转作为激励源,建立了机器人在管道壁约束下的数学模型,求解机器人柔性足与管壁碰撞产生的角加速度和接触点位置,分析了机器人的运动机理。研制机器人样机,并搭建管道试验环境,进行速度和牵引力测试实验。最小样机尺寸15 mm×15 mm×22 mm,由实验结果得出:样机在8 V电压下,速度最高可达到68.29 mm/s,功耗约为0.15 W,最大爬坡角度30°。     

一种微型管道机器人移动机构的设计

论述了微型管道机器人移动机构的发展背景，在介绍了已有的微型管道机器人移动机构的基础上，指出了这种移动机构的缺陷．然后设计了一种新型微型管道机器人的移动机构，并给出了其运动机理及电磁铁的主要参数计算公式．这种新型微型管道机器人的移动机构以电磁驱动，可实现在微型管内的双向蠕动运行，并能够较顺畅的随弯管形状被动转向．     

基于TRIZ理论的矛盾分析解题方法研究

矛盾分析是TRIZ理论解题的主要分析和解题工具,通过TRIZ理论的简介,重点分析了矛盾的类型与特点,对TRIZ矛盾解题流程进行了详细的研究和案例分析,说明TRIZ理论矛盾分析方法可以彻底地解决工程创新设计中的问题。