爬杆机器人动力学仿真及其驱动转矩控制研究

为改善爬杆机器人驱动性能,结合机器人虚拟样机与动力学仿真,提出一种前馈补偿与PID调节优化驱动转矩波动的复合控制方法。在ADAMS中建立机器人多体动力学模型,进行了攀爬运动仿真;在Simulink中搭建了PID控制系统,调节夹块位移量;依据夹持传动的“力矩-位移”数学模型,建立了含有前馈补偿的复合控制系统。由联合仿真可知,采用单一PID控制的机器人,提高夹块位移控制精度会引起驱动转矩波动的增加;复合控制减少了驱动转矩的波动,且驱动转矩的调整幅值比PID控制降低了约24.7%,提高了机器人在攀爬运动中驱动系统的输出效能。

双爪式爬杆机器人的夹持性能分析

双爪式攀爬机器人已成为一类重要的和主流的攀爬机器人,这类机器人中两端手爪对攀爬对象抓夹的安全性和可靠性是攀爬的前提条件和基本要求,也是一个关键问题。基于此,在介绍自行开发的双爪式爬杆机器人Climbot之后提出这类机器人抓夹圆杆时的夹持力封闭性问题,对封闭性进行论证。分别分析机器人进行平面攀爬和空间攀爬时对支撑端夹持器产生的负载形式,建立其力平衡模型。基于该模型,计算夹持器的各种尺寸参数对夹持性能的影响,并对计算结果进行系统的分析。通过几组攀爬夹持试验对提出的夹持模型进行验证。结果对夹持器的设计和攀爬安全性的保证具有重要的参考和指导意义。

爬杆机器人研究现状与展望

为推动爬杆机器人的发展,对爬杆机器人的现状进行分析,对其发展方向进行展望。将现有爬杆机器人分为滚动式爬杆机器人、夹持式爬杆机器人、仿生式爬杆机器人和吸附式爬杆机器人4大类,着重介绍其工作特点及国内外爬杆机器人领域中具有代表性的一些研究成果。通过对4类爬杆机器人性能对比分析,提出爬杆机器人的技术难点,并结合当前新技术的发展,从新型化、多功能化、模块化、独立化和智能化5个方面展望爬杆机器人的未来研究方向。该研究有较高的实用参考价值。

继电器控制的爬杆机器人

为了制作既能爬杆又能按规定投球的机器人,设计并试制了气动机器人。阐述了它的结构、动作原理、电器控制原理和各种特点。该机器人通过继电器和棘轮机构进行控制,其设计独特,在实际运行中,具有动作可靠、投球准确,还有结构紧凑和投资低的特点。

气动爬杆机器人的研制

针对市政工程中需要大量的爬杆作业等的需求,研制了一种基于气动元件的爬杆机器人。该机器人应用四只两种类型的气缸实现机器人的爬杆作业,机器人本体应用红外遥控驱动的单片机控制。该机器人载重可达10kg,可广泛替代人工应用到市政爬杆作业中。

电力系统高空作业爬杆机器人结构设计与性能分析

为解决目前电力系统高空作业危险性高、自动化程度低的问题,设计了一种电力系统高空作业爬杆机器人。首先,根据电杆参数与实际作业情况确定爬杆机器人总体设计参数,通过蠕动式爬升与夹持式固定相结合实现爬杆功能,其主体包括升降结构和抱夹结构,均由电机驱动,使用碳纤维复合材料零部件替换简单金属部件以实现轻量化设计;然后,对其攀爬性能与夹持性能进行研究,分析其攀爬运动步态与控制方式;最后,利用有限元分析软件ANSYS Workbench对抱夹结构进行仿真模拟,对爬杆机器人的关键性部件进行仿真。实验结果表明:爬杆机器人应力分布较为均匀,应变较小,符合设计要求,可为进一步改进设计方案提供参考。

基于PLC的气动爬杆机器人设计

在市政工程中,有大量的安装、维修等工作需要爬杆作业,且随着科技的进步,高空作业高度越来越高,人工作业越发困难,传统的人力喷水清理方式的缺点已日益显著。设计了一种基于PLC的气动爬杆机器人,给出了其设计方案、硬件与软件系统设计,并通过联机调试证明了其正确性。

一种SMART PLC控制的气动爬杆机器人的设计

在众多应用型机器人中,气压驱动的爬杆机器人以其控制简单、环保节能、价格便宜、经济适用等优点,得到了人们越来越多的关注。设计了一种以西门子SMART PLC为控制器,以AirTAC气动元件为驱动的爬杆机器人,由一套可移动的机体结构、传动机构、传感系统、控制系统组成,可以进行爬杆工作,协助人们进行高危工作。该气动爬杆机器人的控制方法和结构,对仿人体设计的工程型机器人研究具有一定的借鉴和参考价值。

基于三菱PLC设计的气动爬杆机器人

随着科学水平的进步,机器人在生产生活中的应用越来越广泛,它的出现取代了人类在建筑等高危险行业的工作。利用三菱FX3U系列的PLC、亚德客的气动元件和组态王设计而成的爬杆机器人,能进行施工爬杆作业,协助人们进行高危工作。FX3U系列PLC是近年三菱推出的高性能微型机,与以往的FX2N系列产品相比性能提高很大,Air TAC的气动产品在国内市场占有率高且拥有良好的性价比,利用亚控的组态王与PLC的通讯交换数据,可以远程监控爬杆机器人工作。

仿人型爬杆机器人的设计

仿人型爬杆机器人的设计,通过模仿人爬树的动作,即用双手和双脚分别夹放树干,配合身体伸缩实现上下爬行,从而实现爬杆机器人的蠕动式爬升。由于蜗轮蜗杆承载能力强并且具有很好的自锁能力,在需要具有很强自锁能力的机械中,蜗轮蜗杆机构被广泛应用。爬升部分采用电机正反转驱动蜗杆带动蜗轮旋转,通过带动四杆机构的摆动,实现爬升的动作,并对爬升过程中的杆进行了受力的分析,确定了其爬升的必要条件。

关节-轮式爬杆机器人多姿态力学模型与稳定性研究

现有的爬杆机器人在研究中常侧重于越障能力或负载能力某一方面,无法同时满足实际生产对这两方面提出的高要求,为此设计了一种新型关节-轮式爬杆机器人,兼具了轮式机器人较强的负载能力和关节式机器人良好的越障能力。建立了爬杆机器人在轴向、周向、翻转运动姿态下的整体力学模型和基于稳态侧偏理论的弹性车轮力学模型,研究了夹紧力对运动方向和稳定性的影响。根据理论计算结果,在ADAMS中对爬杆机器人虚拟样机进行动力学仿真,实现了三种姿态下的稳定运动,验证了机器人设计及力学模型的正确性。

仿树袋熊爬杆机器人的结构设计与仿真分析

分析树袋熊的攀爬步态,获得树袋熊关节角度的变化规律,揭示树袋熊的攀爬机理.根据树袋熊的攀爬特性,利用仿生学原理,提出爬杆机器人的结构设计,用于清洗和维护电线杆、路灯杆和斜拉桥等高层杆状建筑.采用三维建模软件Creo建立爬杆机器人的三维模型,利用动力学仿真软件ADAMS进行爬杆机器人的仿真分析.结果表明,爬杆机器人上层底板与下层底板在竖直方向的移动距离均为150 mm,爬杆机器人上层底板与下层底板在竖直方向的速度变化范围均为0~20 mm/s,爬杆机器人齿轮与齿条的最大接触力950 N,为后续的结构优化提供参考.

一种杆类维修和清洁爬杆机器人设计

本文针对爬杆自动化机器人采取模块化设计的方法,将爬杆机器人分成两个主要模块:传动分析模块设计,以及松开和夹紧模块设计。通过比较,对于主要机构的选择,其夹持式机械选用柔性的抱爪,而传动方式选用苏格兰轭机构。使机器人整体结构轻巧紧凑,得到的机器人具有良好的机动反应能力和较强适应能力。

一种新型的气动爬杆机器人

随着人工智能技术的迅速发展,各类智能机器人的研究也越来越受到人们关注。面向实际生活和工业应用中存在大量爬杆作业的需求,在分析现有爬杆机器人在实际应用中所存在问题的基础上,设计了一款能够快速攀上固定高台的新型气动驱动机器人。该机器人利用双作用气缸为主要执行元件,通过设计六连杆机构对圆柱杆进行夹紧,通过气缸提升实现机器人的爬杆动作,然后通过摩擦轮带动机器人旋转上台进行工作。首先对机器人进行了结构设计和建模,再通过COMSOL软件分析主要零件的力学性能,并在AMESim软件中完成提升和夹紧机构的运动仿真。分析结果表明,该气动爬杆机器人能够满足快速爬杆的要求。

一种步态爬杆机器人的运动分析

介绍了一种步态机器爬杆运动,此运动是主要由上手臂、下手臂、上手部、下手部、臂部转动电机、腕部转动电机、夹持驱动电机相互配合来实现臂部关节步态翻越,腕部关节俯仰及手指对所爬杆件的夹持完成。实现该运动方式的结构简单,运动分级协调,工作稳定性高,能够快速攀爬各种弧度的杆体且能够翻越障碍物,适合用于实施对圆柱、类圆柱塔类建筑、工程设备的安装、检修、拆卸等工作,综合效益高。

基于SolidWorks爬杆机器人自锁抱柱装置研究设计

随着输电线塔、桥梁缆索、罐道钢丝绳等竖直杆体的普遍应用,其工作环境复杂而配套的检测维护设施却极不完善。工作人员携带检测维护设备攀爬至高处进行作业仍然是目前主要采取的检测维护方式,而每年因高空作业引发的安全问题愈加难以忽视。针对现有的爬杆检测维护机器人进行综合分析,在现有成果的基础上提出了设计一种成本低廉、用途广泛的爬杆自锁抱柱功能模块。基于SolidWorks软件仿真设计了爬杆机器人自锁抱柱装置,实现自动化抱柱与自锁动作,可对竖直杆体进行沿杆轴向运动与绕杆周向运动,能够通过搭载各类维护装置代替人工进行大量重复的高空作业。结果显示所设计的爬杆机器人自锁抱柱装置强度足够、额定载重满足当前多数检测维护设备的重量要求。

一种爬绳爬杆机器人的设计和制作

由于某些绳索或杆工作的位置处于高空,而且需要定期检测和维护,用人力进行检测十分不方便并且容易发生事故。基于这个目的本文设计了一种爬绳爬杆机器人,该机器人能够在刚性长杆或柔性绳索上爬行,从而实现来替代人类来进行攀爬的目的。机器人的压紧机构通过调节弹簧的预紧力来使机器人滚轮能够对绳或杆产生一定的压力从而产生足够的摩擦力,保证机器人能够在绳或杆上稳定爬行。机器人采用AT89c52单片机进行控制,通过遥控可以实现启停、前进、后退等功能。

丝杆移动型爬杆机器人的机构设计与分析

夹持式机器人已成为主要的攀爬机器人,其两端手臂对攀爬对象夹持的安全性与可靠性是机器人重要的前提条件。丝杆移动型爬杆机器人的攀爬过程分为手臂台升降、身体复位和绕杆检测三个阶段。首先对机器人前两个阶段的丝杆进行受力分析,确定整机设计参数;再通过ADAMS对机械臂与杆的夹持过程进行动力学分析,根据机械手加速度曲线优选最佳受力时间,进一步分析各杆的角加速度,确定整机的可靠性;最后将机械臂简化为梁单元,进行有限元非线性屈曲分析,验证梁的安全性,并对携带传感器的机械臂进行优化,减轻重量。

一种具有越障功能爬杆机器人的设计

我国电缆网络分布较广,电线杆检修多靠人工携带检修设备攀爬检修,检修难度大、劳动强度高、条件艰苦。现有的爬杆机器人大多仅能完成攀爬动作,无法跨越障碍物,因此基于SolidWorks软件设计了一种具有越障功能的爬杆机器人。该机器人通过上、中、下三部分夹紧装置的交替动作实现爬升与越障,采用蜗轮蜗杆减速器、丝杠等机构实现夹紧、爬升的自锁,使用传感器代替纯机械结构准确地控制各项动作,并能够搭载检修设备,代替人工,实现对电力线路的检测与维护。

一种新型爬杆机器人的结构设计与分析

随着科学的进步和时代的发展,高空工作的高度在逐步增加,人工作业也愈发困难。本文设计了一款爬杆机器人来解决现实生活中人工作业中遇到的问题。通过对目前国内外爬杆机器人的现状进行调查研究,我们提出了一种新型爬杆机器人的方案并进入实体设计阶段。本文对这种爬杆机器人的结构设计、力学分析,动力装置进行了介绍。