三轴差动式管道机器人驱动单元弯管通过性研究

为了描述三轴差动式管道机器人驱动单元的弯管通过性,建立了驱动单元在弯管处的运动方程与平衡方程,分析了其在弯管处的差速特性与力学特性。理论分析表明,三轴差动式管道机器人驱动单元在弯管处自主差速,无寄生功率产生,驱动轮能够提供足够的拖动力,具有良好的机械自适应特性。建立的驱动单元运动方程与平衡方程为三轴差动式管道机器人的机械自适应理论奠定了基础。

三轴差动式管道机器人机械自适应驱动技术

为解决管道内轮式移动机器人通过弯管时的运动干涉问题,减小因滑动摩擦而引起的磨损,提高该类机器人的使用寿命,提出一种具有管道自适应能力的轮式管道机器人驱动技术——三轴差动驱动技术。通过对三轴差动式管道机器人过弯管时内部传动系统的运动关系和力矩传递关系的理论分析及内部功率流向的深入研究,建立三轴差速轮系的力矩传递关系的数学模型,推导传递效率的理论计算公式,并证明该驱动技术驱动效率高,功率体积比大。

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.

三轴差动式管道机器人驱动单元自适应特性实验研究

为验证三轴差动式管道机器人驱动单元机械自适应特性,深层解析三轴差动式驱动单元的机构传动原理,研制了包含三轴差动驱动单元、模拟运行环境、性能测试系统在内的机器人自适应特性实验系统.以定量评价三轴差动驱动单元特性为目标,建立了性能指标评价集,客观评价了新型三轴差动驱动单元的性能.实验研究表明,三轴差动式管道机器人驱动单元对管道环境的几何约束的各种变化具有良好的机械自适应特性.

三轴差动式管道机器人机械自适应驱动特性离线分析系统的研制

为了定量评价三轴差动式管道机器人的机械自适应特性，开发了一套离线分析系统．该系统能够实时采集并记录驱动单元的三组驱动轮及校验轮的速度、机器人负载、驱动电机的电流与电压等数据，计算出机器人的驱动效率、自适应精度、差速特性等评价指标．

管道机器人三轴差动式驱动单元的设计研究

设计了由三轴差速机构、管径适应机构组成的管道机器人三轴差动式驱动单元,对驱动单元在直管、弯管的差速特性与力学特性进行了理论分析.三轴差动式驱动单元在直管中运动时差速机构不起作用;在弯管运动时,根据管道拓扑环境实现自主差速,且行走轮运动状态为纯滚动,无寄生功率产生.所设计的管道机器人三轴差动式驱动单元为机械自适应型差动式管道机器人的理论研究奠定了基础.

三轴差速式管道机器人过弯管时的差速特性及拖动力分析

为解决轮式管道机器人通过弯管时的运动干涉和拖动力下降问题,减小由管道环境约束而引起的传动件磨损,对一种具有机械自适应能力的轮式管道机器人驱动——三轴差速驱动——进行了深入分析和研究.通过对三轴差速机构的受力分析,阐述三轴差速机构实现差速的受力原理;对三轴差速式管道机器人的差速特性及拖动力进行研究,验证采用三轴差速机构的管道机器人具有良好的弯管通过性.

三轴差速式管道机器人越障能力分析

为提高三轴差速式管道机器人在恶劣管道工作环境中的生存能力,提出了一种提高且能计算出管道机器人越障能力的方法。根据轮式管道机器人通过性的具体要求,依据三轴差速理论,建立了越障条件下的管道机器人力学模型,并得到了其约束条件,通过采用全局寻优算法得出了其主要参数最优解,进而得到了管道机器人所能克服的台阶最大高度数值,即越障能力;通过力学分析,得出了三组支撑杆组越障能力相同,即其越障能力具有同一性和对称性。研究结果表明,该方法验证了三轴差速理论的正确性,通过该方法优化后的管道机器人结构参数为以后管道机器人的设计提供了有效的技术数据。

三轴差动轮系下的管道机器人机械构造设计与探究

针对现有的机器人在遇到弯管或不规则管道时产生运动干涉的状况,提出一种三轴差动轮系下的管道机器人机械构造设计,使管道机器人满足管道内环境的自适应状态。实验分析表明,三轴差动轮系下的管道机器人能够灵活完成弯管运动,稳定性好,机械结构严密,具有较强的稳定性。

三轴差速器及其在管道机器人驱动系统中的应用研究

根据轮式管道机器人过弯管的具体要求 ,提出了一种新型三轴差速器。推导了三轴差速器的运动关系方程 ,经验证该差速器可以完成过弯管机器人的三轮差动任务 。

管道机器人三轴差速器性能测控系统

为了测试新研制机械自适应管道机器人的三轴差速器性能,根据测试要求,设计了基于ARM和FPGA的测试和控制系统。由ARM完成整个系统的控制和数据的存储,而FP-GA完成7路码盘信号的鉴相和计数。介绍了正交脉冲鉴相、FPGA多轴同步计数及其与ARM的接口、数据存储系统等部分的硬件电路设计。与传统的微控制器外扩专用计数芯片相比,ARM+FPGA的方案不但能够减少外围接线的复杂程度,提高系统的可靠性,降低功耗,还能减小控制系统的体积。通过实验验证了所设计的测试和控制系统达到了所设定的测试和控制要求。

油气管道三轴高清漏磁内检测机器人设计验证

腐蚀、裂纹、焊缝、机械损伤等各种缺陷是造成油气管道泄漏事故主要原因。为保障管道安全运行,最可行的解决方案是定期进行管道内检测。三轴高清漏磁内检测机器人在检测能力和置信度水平等多方面优于传统单轴漏磁内检测器。文中介绍了三轴高清漏磁内检测机器人HB-IM-273的结构及功能,该检测器主体由漏磁测量节、数据采集舱及电池舱组成,通过不同速度(0.5~3 m/s)管道牵拉实验验证设备整体可靠性较好,并可识别多种管道缺陷。

具有差动运动功能的管道机器人设计与分析

研制一种具有差动运动功能的环境自适应轮式管道机器人——三轴差动式管道机器人,该机器人在通过弯管时可根据管道环境利用三轴差动机构自动调节各驱动轮的转速,从而提高机器人通过弯管时的运动柔顺性。为分析三轴差动式管道机器人的运行状况,通过建立机器人在弯管内运行的精确位姿模型,求得机器人驱动轮轮心以及驱动轮与管壁接触点的位置;以位姿模型为基础对机器人各驱动轮的速度进行分析,得到机器人过弯管时各驱动轮的理论速比关系。对机器人驱动轮与管壁的正压力进行分析,并建立机器人的牵引力模型。搭建管道试验环境进行机器人的差速试验和牵引力试验,测试值与理论分析基本一致,说明三轴差动式管道机器人具有良好的弯管通过性能,适合于在工程管道中应用。

机械自适应型管道机器人驱动单元的设计

提出了一种新型差动式管道机器人——机械自适应型管道机器人,其驱动单元是由三轴差速式驱动模块与弹性全主动轮腿式管径适应模块组成。三轴差速式驱动模块可根据管道拓扑约束自动调节驱动单元各行走轮转速,避免了因行走轮滑移产生的寄生功率;弹性全主动轮腿式管径适应模块通过径向的伸缩来适应管径的变化,其全主动结构保证了行走轮在悬空状态下仍可提供足够的拖动力。文中提出的机械自适应型管道机器人驱动单元管道适应能力强,其新颖的结构组成与驱动原理丰富了管道机器人的自适应驱动理论。

基于ARM的新型管道机器人性能测试控制系统的研制

本文针对机械自适应三轴差速管道机器人样机性能测试要求,设计了其性能测试控制系统,该系统采用高性能的ARM处理器,实现了机械多轴码盘同步计数、多路模拟量同步采样、实时数据记录及与上位机通讯数据处理功能,满足了整体的可靠性、精确性、实时性、稳定性等各方面的要求。

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.

基于Matlab管道内表面处理机器人驱动特性研究及仿真分析

针对现有清理管道内表面污物和锈蚀的管道机器人存在拖动力不足和自适应性差等缺陷,提出一种一入三出的管道机器人驱动机构,建立驱动系统的数字化模型。分析了管道内表面处理机器人驱动特性、传动关系和力矩变化特点,完善了管道机器人的设计理论。建立了管道机器人驱动系统的虚拟样机模型,利用Matlab软件分析测试了机械运动学特性。结果表明,此管道机器人驱动机构具有很好的自适应性、较好的差动功能和较强的行走性能,可以解决拖动力不足和自适应性差的问题。

自适应管道机器人驱动系统设计

通过对自适应管道机器人驱动系统的总体构架进行分析,详细介绍了驱动系统的弹簧预紧变径机构、三轴差速机构、行走驱动机构和辅助支撑机构的设计。使得所设计的管道机器人具备管径自适应特性和自主差速特性,并可根据弯道内部环境自主改变各驱动轮的速比关系,顺利通过弯管和尺寸不规则的管道。

三轴差速器的设计及应用

提出了一种新机构———三轴差速器 ,讲述了该机构的设计原理 。