摩擦接触约束下的微小管道机器人管内运动稳定性分析

针对管径为15～20mm的细小管道,提出一种新型蠕动式微小管道机器人设计方案,虚拟样机仿真发现机器人管内运动存在不稳定情况。为进一步指导设计、优化系统结构,建立该机器人受摩擦接触约束条件下管内运动的动力学模型,利用线性互补理论对其进行降阶处理,讨论其解的存在性和唯一性问题,利用Kelvin接触模型和奇异摄动理论揭示受限机器人降阶模型接触力稳定性的附加条件,利用该模型对机器人在直管运动的稳定性情况进行仿真,根据仿真结果对机器人结构提出改进方案。通过虚拟样机仿真和试验验证理论分析的正确性及结构改进的合理性。

微小管道机器人适应不同管径的3种调节机构的力学分析

针对内径为15 mm^20 mm的微小管道,设计了3种适应不同管径的常用调节机构。分析了凸轮推杆和丝杠螺母副调节机构的力学特性,并给出了计算结果,比较分析了各自的优缺点。根据实际需要,最终选用了丝杠螺母副调节机构,设计了能适应管径为15 mm^20 mm管道的机器人。利用机械系统动力学仿真软件ADAMS建立了机器人虚拟样机牵引力测试模型,仿真表明:该调节机构具有15 N左右的牵引力输出,且该调节机构的适应管径能力很好地满足设计需要。

新型微小管道机器人驱动特性分析

研制了一种具有“大驱动、快速、长距离运动”综合性能的新型微小管道机器人。机器人采用电机驱动蠕动式爬行方案，主要包括自调节支撑机构、柔性保持机构、软轴驱动机构、卸载机构等，适用于直径为15～20mm的微细管道。在介绍了工作原理及机构组成的基础上，对各机构的力学特性进行了分析。虚拟仿真和样机试验表明，机器人能顺利通过曲率半径不小于80mm的弯管，移动速度为8～10mm/s，具有0-90°爬坡能力，可双向移动，其负载能力不小于10N，载重自重比可达6．67：1。

双弯曲振子型压电式管内移动机构的试验研究

提出了一种利用双弯曲振动驱动的压电式管内移动机构 ,该机构由两个带有凸起的矩形板振子和弹性支撑元件组成 ,通过振子的凸起端部的椭圆运动形成驱动能力。本文作者利用分割设计法对振子进行了初步设计 ,然后通过有限元法进行结构分析 ,最后试制了试验样机。初步的试验结果表明 ,此种结构可以实现管内行走 ,其移动速度最高为 9.98mm /