基于Adams的管道机器人自适应机构优化设计

为了增强履带式管道机器人自适应机构的传力能力,本文优化设计了管道机器人的自适应机构。通过对自适应机构的运动原理进行表述以及对机构进行动力学分析,建立自适应机构的优化设计数学模型。同时,以Adams中参数化建模与优化设计的模块为工具,以对优化目标影响较大的机构参数为优化变量,以机构的结构和运动要求为约束条件,以自适应机构在适应管径过程中对管壁压力最大为目标,对管道机器自适应机构进行优化设计。优化结果表明,优化后自适应机构对管壁压力较优化前提高了11.3%,比较明显的提高了自适应机构传递力的能力,增强了管道机器人爬行能力。该研究为履带式管径自适应管道机器人的后续开发奠定了基础。     

基于ADAMS的自动落纱机拔管机构参数化设计

针对传统落纱机存在的效率低、易损伤纱管等缺点,本文设计了一种新型自动落纱机。主气缸驱动由串联式组合机构组成的拔管机构实现拔管功能,在载荷一定的情况下,自动落纱机所需主气缸驱动力的大小与主动摇杆尺寸以及主气缸的安装位置有关。在保证拔管过程不变和不发生干涉的条件下,基于机械系统动力学自动分析,建立参数化模型,并进行优化仿真分析,得到自动落纱机主气缸驱动力最小时主动摇杆尺寸和主气缸的安装位置参数,将优化后的模型重新建模,并导入ADAMS,与原模型仿真数据进行对比。优化结果表明,优化后新的落纱机模型与原模型相比,气缸驱动力的变化趋势类似,运动过程和所实现的功能不变,证明新的结构参数满足设计要求,但优化后的落纱机主气缸驱动力最大值由1 340.64N减小到927.68N,减小了30.80%,有效提高了落纱机传力性能,优化效果显著。该研究在一定程度上节约了能源。     

管道机器人自动适应机构设计与越障分析

为了提高管道机器人自动适应管径变化的能力和在管道中的越障能力,通过建立静力学平衡方程对机器人进行了越障过程的受力分析,根据机器人越障所需对管道内壁提供的正向压力设计了自动适应元件圆柱螺旋弹簧,利用ADAMS对自动适应机构进行了动力学仿真分析,验证了所设计圆柱螺旋弹簧能够满足机器人自动适应管径变化和越障性能要求,并为以后管道机器人的研究奠定了基础。     

自适应功能管道机器人圆柱螺旋弹簧优化设计

为了提高管道机器人自动适应管径变化的能力和在管道中的越障能力,本文对管道机器人中的自动适应元件——圆柱螺旋弹簧进行了优化设计。根据管道机器人自适应管径能力、越障能力及机器人自身结构对于弹簧元件的要求,选用螺旋圆柱压缩弹簧,并对其进行初步设计,建立了弹簧结构优化设计数学模型,运用Matlab优化功能对弹簧进行了优化设计。研究结果表明,优化前弹簧质量为17.1g,优化后的弹簧质量为14.5g,弹簧质量减少了10.0%,满足管道机器人在适应管径变化过程中对弹簧性能和结构的要求,减少了管道机器人由于自身重力在管道中竖直向上爬升的阻力,增强了管道机器人的爬升性能。该研究为以后管道机器人的开发奠定了理论基础。