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。