Analysis on steering characteristics of crawler pipeline robot

In order to improve the elbow passing performance and different diameter adaptability of pipeline robot,a supported crawler pipeline robot is designed,which adopts screw nut mechanism and hinge four-bar mechanism to adapt to the complex environment such as variable diameter pipeline and elbow.The steering characteristics passing through the elbow are studied,the kinematic of pipeline robot bending steering is established,the geometric constraint(GC)and steering constraint(SC)in the elbow are analyzed,and the steering experiment is conducted.The results show that the robot can pass through the elbow by the SC model.The SC model can reduce the motor current and energy consumption when the robot passes through the elbow.

Body Structure Design, Simulation and Parameter Optimization of a Crawler Type Mobile Flat Bedplate Frame Composite Car

The report mainly studied the crawler frame motion platform to reduce weight and increase the intensity. Report described the structural design process which using CAD/CAE technology for solid modeling, simulation analysis, parameter optimization. And it also explained the outstanding advantages of CAD/CAE technology in mechanical design as well as simulation analysis.

煤矿履带巡检机器人越障及牵引特性研究

针对煤矿工况复杂、危险系数高、人员巡检困难等问题,以某型煤矿履带巡检机器人为研究对象,对履带机器人功能结构及其履带组成进行分析,运用仿真分析的方法研究了不同履带轮半径、履带宽度、履带齿高等履带参数对煤矿履带巡检机器人牵引特性的影响。研究结果表明:随着倾角的增加,煤矿履带巡检机器人可跨越的障碍物高度呈现先增大后减小的趋势;随着履带轮半径、履齿高的递增,机器人的牵引力均呈现出一种渐进式、相对较小的增强趋势;随着履带宽度增加,机器人的牵引力提升明显。该研究为煤矿巡检机器人牵引特性提升及应用推广等方面提供技术支撑及一定的参考。

A Pipeline Inspection Micro Robot Based on Screw Motion Wheels

The micro robot based on screw motion wheels, which features high payload/mass ratio, fast and continuous motion, adaptation to pipe diameter or roundness variations, is suitable for locomotion and inspection inside small diameter pipelines. The robot inspection system, Tubot I, developed at Shanghai University is composed of locomotion mechanism with an inner motor, a micro CCD camera and a monitor outside the pipeline. In the paper, the kinematics and statics analyses are presented for the screw locomotion system of Tubot I. The moving characteristics are obtained from experiments on the robot prototype.

考虑履带机器人转向特性的全局路径规划

针对传统A星路径规划算法忽略车辆转向过程,导致规划路径行程时间较长的问题,提出了考虑履带车转向特性的改进A星算法。首先,扩大A星算法的搜索邻域,提高转向角的灵活度。其次,分析考虑履带车的转向特性,将转向时间加入到代价函数中,建立以时间最短为目标的代价函数,缩短履带车的行程时间。最后,构建删除冗余节点和新增优化节点的规则,改善路径的平滑性使规划的路径进一步优化。通过Matlab仿真和实车实验进行研究,研究结果表明:改进算法在路径长度、转向次数和行驶时间方面都有了减少,规划的路径要优于传统A星算法和对比文献算法。改进A星算法能有效提高所规划路径的质量,提升履带机器人的自主巡航能力和智能化水平。

开槽机器人履带支撑架有限元分析及优化

履带支撑架作为开槽机器人履带底盘的重要支撑构件,其性能的好坏直接决定了开槽机器人的使用寿命。为进一步提高履带支撑架的结构可靠性并避免履带支撑架在使用中产生共振现象,文中基于有限元分析软件Ansys Workbench对履带支撑架进行有限元分析,通过静力学分析得出履带支撑架的变形及应力情况并针对履带支撑架的不足之处提出改进方案,改善了履带支撑架的应力分布情况,使其结构更加合理。然后对改进后履带支撑架进行模态分析,得出前10阶的固有频率与最大位移,反映出履带支撑架在不同频率下的动态特性。经过对履带支撑架的有限元分析,可以得出其结构的合理性,并为履带支撑架的机构设计与使用情况提供理论参考。

履带式巡检机器人设计与仿真分析

针对矿井作业复杂危险工况对矿井工人安全存在很大威胁的问题,设计了一款矿用履带式智能巡检机器人。基于STM32单片机搭建机器人的控制系统,分析了机器人的越障性能,通过多体动力学Recurdyn软件对越障性能进行了仿真验证,最后制造样机通过试验验证了该履带式巡检机器人设计的合理性与可行性。

网络爬虫行政、民事、刑事一体化治理路径构建研究

网络爬虫作为一项衍生于数据化时代的新兴技术在当下已然具有不可估量的积极效能,然而其中更值得给予关注的是其背后盘根错节的法律风险。在对网络爬虫的概念以及其正反层面的影响进行剖析后可发现,在实行客观违法并合主观故意的基础上,通过所爬取的数据类型映射的不同法益认定不同罪名的规制方式实然存在许多偏颇之处,因此需要通过健全行刑衔接机制、以广义授权整体外化客观行为、明晰所爬取数据法益实质归属等途径,联动行政、民事、刑事视域进行一体化治理,以创制网络爬虫治理的全新模式。

履带式船用水下观察机器人设计与吸附分析

为了解决船体壁面附着物及锈蚀检测不便等问题,对履带式船用水下观察机器人开展设计与吸附分析。基于设计指标和总体结构,建立机器人运动学模型,求解机器人在直线下滑和纵向倾覆状态下单块磁体所需的理论最小吸附力。利用Maxwell对磁体模型参数进行优化,并对履带组件上布置单块磁体、N-S正反充磁2块磁体和3块磁体分别进行仿真,确定采用N-S正反充磁布置。最后制造功能样机进行实验验证。结果表明:机器人静态不失稳主要取决于其纵向倾覆状态,陆上行走单块磁体理论吸附力要达到230 N,水下运动要达到140 N;磁体模型参数确定为背板厚度3.5 mm、磁体厚度13 mm、仿真及实验船板厚度5 mm;优化后单块磁体与金属壁面满足5 mm以内的接触间距,相邻两块N-S正反方向充磁布置,等效单块磁体与金属壁面满足6.5 mm以内的接触间距;搭建样机验证了机器人设计指标的有效性,同时利用刮泥板有效限制附着物厚度,磁体与金属壁面在接触间距内实现可靠吸附。

一种履带式爬绳机器人的设计及分析

丘陵地区地势较为复杂,传统交通工具难以实现运输要求。基于此,设计一种履带式爬绳机器人。该机器人整体采用双绳结构,从结构上解决了机器人在绳索上运行过程中的倾斜和侧翻问题。基于连续式爬绳装置原理,设计了履带式爬绳机构,实现了爬绳机器人在绳索上的稳定运行。履带式爬绳机构采用链传动和爬绳足相结合的结构,将爬绳足安装在带耳片的链条上。完成了爬绳机器人整体的结构设计和控制系统的开发,并对爬绳机器人关键零部件和整体框架开展有限元分析,验证了爬绳机器人结构的可靠性。该履带式爬绳机器人解决了复杂地形运输问题,为丘陵地区运输等领域提供了新方案。

矿山钻孔救援探测机器人设计

基于矿山钻孔救援探测需求,针对现有探测机器人信息探测范围窄、探测距离较短、功能单一、无越障能力等问题,设计了一种矿山钻孔救援探测机器人。该机器人能够通过Φ225mm救援钻孔到达煤矿井下,利用携带的传感器和摄像头获取灾变区域的环境信息和被困人员信息,并将信息实时传到地面;以NImyRIO作为控制核心,采用LabVIEW图形化编程构建控制系统,利用有线通信方式实现机器人在灾变区域内的数据远程控制。试验结果表明:该机器人运动性能良好,具有体积小、质量轻、越障能力强等特点,可顺利通过救援孔,能够对井下环境信息进行实时检测和传输,为地面救援指挥中心决策提供了第一手资料。

双摇臂履带式矿山机器人结构优化设计

针对双摇臂履带式矿山机器人结构设计中的多目标优化问题,提出了基于GA-PSO算法的双摇臂履带式矿山机器人结构优化设计方案。通过机器人越障过程的几何学和运动学分析,得出机器人越障最大高度和质心位置变换的影响因素;根据矿山机器人工作要求建立约束条件,得到多目标优化函数,通过引入权重系数,将多目标优化问题转换为单目标优化问题;利用GA-PSO算法对单目标优化问题进行求解,得到机器人最优结构参数:车体质量为10kg,摇臂质量为5kg,前后轮距离为600mm,驱动轮半径为115mm。仿真结果表明,采用该结构参数设计的机器人完成目标动作所需的能耗低于其他设计方案,更加易于实现目标动作。

爬行机器人制孔系统在飞机装配中的应用研究

轻型自动制孔设备以其高柔性、低成本、高效率在飞机装配领域得到了越来越多的应用。爬行机器人制孔除了具备以上特点外,还具有自主移动、安装方便的优点,其应用前景非常广阔,受到了国内外厂家的广泛重视。本文通过分析国内外关于爬行机器人制孔系统的研究现状,总结出相应特点和关键技术,指出爬行机器人制孔系统的发展趋势。

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 。

履带式磁吸附爬壁机器人喷漆机构的设计

本文讨论了用履带式磁吸附爬壁机器人实现喷漆的问题，阐述了喷漆机构运动的实现以及如何保证喷漆连续条件．设计了可工作于平面和弧面的喷漆机构，并且在罐壁上进行了实验。

履带式机器人控制系统设计

根据研制的履带式机器人的结构特点和性能要求,设计了基于ARM+DSP双核架构的控制系统。选用STM32F103VET6来完成电机的控制,采用TMS320DM642来完成图像的采集与处理,两芯片间采用I2C总线通信,通过无线网桥实现与上位机的通信。设计了对应的硬件系统和软件系统,并进行了实物样机调试实验。实验结果表明,设计的控制系统工作性能稳定,通信可靠,动态响应性能良好,能够很好地满足履带式机器人的运动控制要求。

基于ADAMS的可变履带式井下探测机器人研究

针对煤矿产业生产过程中频发瓦斯、煤尘等爆炸事故,因救援不及时而造成较多人员伤亡的问题,设计一种可变履带式井下探测机器人,其行走机构能够实现翻越连续台阶、圆台地形、矩形凸台、梯形凸台、斜坡地形和沟道地形等,具有较强的对复杂地形的适应能力和爬坡越障能力;其转向机构能够克服履带式机器人转弯速度慢,转弯半径大,转弯效果差的缺陷,具有良好的对井下灾区现场地形的转向能力和平衡能力。再使其深入到井下灾区现场进行环境探测,将现场信息及时反馈到救援指挥中心,辅助指挥人员进行紧急决策,为制定救援方案提供依据,为救援工作提供通信平台,为煤矿井下探测工作提供参考。

输电线路巡检机器人的设计与控制系统研究

文章介绍了一种新型的履带式高压输电线路巡检机器人,阐述了基于递阶控制理论的分级控制系统结构设计和基于规则库模型的专家控制系统控制策略,仿真验证了机器人越障动作过程的正确性。

隧道救援用履带式机器人设计及越障性能分析

目的:针对隧道多发事故而人工救援能力有限的情况,设计一种地面适应能力强的隧道救援用履带式机器人。方法:该机器人采用双摆臂履带式行走结构,底盘传动系统主要由履带、驱动轮、从动轮和张紧轮构成,摆臂系统由摆动轮、摆杆与摆臂履带构成。其控制系统采用高性能工控机作为主控制器,软件采用机器人操作系统(robot operating system,ROS)设计。采用经典力学理论对机器人越障过程进行动力学分析与建模,并采用机械系统动力学自动分析(automatic dynamic analysis of mechanical system,ADAMS)软件进行机器人越障动力学仿真。对机器人进行越障实验,对所建立的动力学模型与电动机性能进行验证。结果:仿真结果表明,该机器人可以稳定爬上300 mm的障碍物。越障实验表明,该机器人能爬越250 mm高的台阶障碍物,每次完成时间在10~15 s,可满足设计要求。结论:该机器人的整体机构和控制系统具有合理性与有效性,能够满足在复杂隧道环境中稳定工作的要求。

履带机器人机械臂姿态优化

研究一类危险环境下搭载重型检测仪器及其保护壳等工作设备的履带式底盘结构侦查机器人的机械臂支撑性能。由于负载较重,地面随机激励、越障冲击振动可能给机械臂关节造成一定的损伤甚至失效,所以,需要对此类重型机械臂进行运动姿态仿真研究。针对路面随机激励对履带机器人搭载的机械臂的影响进行了理论分析,并用Recurdy软件建立了履带机器人模型。通过理论计算、仿真和实验,推导出了机器人搭载的机械臂运动时的最佳的姿态。本研究对履带式机器人研究设计和优化提供了重要的依据。