树木涂白机器人行走装置的设计及仿真

设计了一台树木自动涂白的新型机器人,采用轮腿式齿轮齿条升降越障的行走装置,实现了其在街道地形场所下的正常行驶。运用三维软件Solidworks对机器人进行三维建模和装配;推导出涂白机器人在常见街道地形特点下移动越障的动力学方程,为其运动的控制奠定了动力学基础;采用动力学仿真插件Motion进行仿真试验得出机器人在越障阶段的扭矩和功率曲线图。试验结果表明:机器人结构设计合理,能够顺利实现不同环境特点下的功能要求;在各个阶段中,扭矩的变化较为平稳,越障过程顺利,除在启动点会出现突变外,其余状态均为良好。研究结果对缩短移动机器人的研究开发周期、降低开发成本以及提高设计质量等具有重要意义。

神光-Ⅲ精密光学模块侧装机械手运动学分析

为顺利将激光聚变试验所需的光学模块安装至主机试验装置中,设计了一种八自由度侧装机器人。通过D-H法建立机器人各杆件的参考坐标系并获得D-H参数,推导出该侧装机器人运动学正解。提出采用关节变量虚化法构建出一个虚拟六自由度机器人,并利用解析法求解虚拟六自由度机器人运动学逆解。基于关节占用空间最小的原则,结合麦夸特算法利用1st Opt软件对关节3和关节4的位置进行求解,进而求解八自由度侧装机器人运动学逆解,并通过实例验证逆解算法的正确性。对运动学分析求解可以用于机械臂末端执行器的精确定位和运动规划,为实现八自由度侧装机器人的轨迹规划及实时控制等提供理论参考。

步行式可攀移作业机器人设计及运动学研究

针对大型钢结构如船舶中的检测,防腐等高空危险作业,研究设计一种新的步行式可攀移作业机器人。采用了具有行星齿轮和电磁脚的机器人结构设计,建立了机器人的运动学模型,进行了运动分析,给出了该机器人运动学数值解。通过实例运行仿真分析验证了本设计的可行性。

基于CEL方法的压差驱动式管道机器人动力特性分析

针对压差驱动式管道机器人多柔体系统与管内流体的流固耦合问题,基于耦合的欧拉-朗格朗日(CEL)方法建立了机器人系统流固耦合模型,获得了机器人在复杂管道内运行时的结构动力响应。对比分析了不同管道内径和机器人舱段长度下的密封皮碗应力场、管道与机器人间的摩擦力和流体对管道机器人的驱动压差。数值结果表明,管道机器人进入管道初期驱动压差出现峰值,随着机器人运动速度的波动和管道拓扑的改变,驱动压差再次出现峰值。管道机器人位于小曲率半径弯道时,密封皮碗经历强烈的局部化挤压作用形成峰值等效应力,但是,由于密封皮碗与弯道的间隙引起摩擦力降至谷值。此外,随着管道内径的减少,密封皮碗的等效应力、平均摩擦力以及平均驱动压差增大;舱段长度增加,密封皮碗的等效应力、平均摩擦力以及平均驱动压差随之增大。

压差式管道机器人柔性多体系统流固耦合模型构建

流体驱动下压差式管道机器人的运动属于复杂的流固耦合动力学问题,通过数值模拟方法分析机器人的动力响应,评估机器人在管道内的巡线能力具有重要的工程意义。该文基于耦合的欧拉-拉格朗日(Coupled Eulerian-Lagrangian,CEL)方法,构建了机器人柔性多体系统的流固耦合动力学模型,以平均驱动压差、平均摩擦力和密封皮碗的米塞斯应力峰值为指标,评价机器人对管道环境的适应性。数值模拟结果表明,与3舱段管道机器人相比,5舱段管道机器人的平均速度和速度波动幅值分别降低5.3%和18.6%,但是平均驱动压差、摩擦力和峰值米塞斯应力分别增加了56.9%、95.7%和42.0%。由此,随着舱段数增加,密封皮碗的变形进一步增加,流体需提供更大的驱动压差克服摩擦力作用,但机器人系统的速度平稳性有所提高。3舱段和5舱段机器人在管道焊瘤高度20 mm、弯道角度90°、弯道曲率半径300 mm时的平均摩擦力、平均驱动压差以及密封皮碗的米塞斯应力峰值均达到最大值:3舱段机器人分别为0.98MPa、10.61kN和28.30 MPa,5舱段机器人分别为0.63 MPa、5.64 kN和24.16 MPa。因此,与3舱段机器人相比,在弯道与焊瘤约束的联合作用下,5舱段机器人需要消耗更多的流体压力能克服管道的约束阻力;更高的摩擦力将使密封皮碗磨损加速,削弱密封性能,而更高的米塞斯应力峰值也将增加密封皮碗的脆性断裂风险,导致5舱段机器人对于管道环境的适应性弱于3舱段机器人。研究结果可为管道机器人的巡线能力评价和设计优化提供参考。

基于激光测距的双机器人管道测绘方法

为解决传统天然气管道测绘设备只能测绘直管道且测绘距离近的问题,提出基于激光测距的双机器人管道测绘方法.管道分为水平直管道段、90°水平弯管道段、上/下坡管道段和复合管道.方法中两机器人从管道入口处开始交替匀速前进,直至离开管道,通过解算机器人获取的距离数据,得到每段运动中管道段的三维模型,最后进行拼接,完成对整条管道的测绘.实验结果表明,本方法实现了对不同管道的测绘,并有效提升了管道测绘的距离,2 000 m距离误差在4 m内,误差率约为0.178%.

双轮履带式管道机器人防侧倾机构研究

针对双轮履带式管道机器人在管道中运动不稳定、容易侧倾的问题,设计一种履带式管道机器人防侧倾机构。基于SolidWorks软件,建立履带式管道机器人三维模型,进行防侧倾装置及传动系统设计。研究防侧倾装置不同管径适应性,并对管道机器人进行了受力分析。研究结果表明:该防侧倾机构结构简单、适应性能、损伤便捷、性能可靠,能够实现双轮履带式管道机器人的平稳作业,具有良好的工程应用价值。

我国叉车轴承的发展概述

简要叙述了我国叉车轴承的发展状况，包括典型轴承、结构型式和主要特点。由于国内叉车门架结构普遍不统一，型号规格也无法统一，给叉车轴承设计和选用带来不便，应加强这方面的标准化工作。