永磁吸附履带式管外爬行机器人的力学分析及运动仿真

为提高管外机器人的负载能力与越障能力,设计一种永磁吸附履带式管外爬行机器人。建立机器人在管道上的静力学和动力学模型,得到机器人在轴向和周向稳定运动时的吸附力条件。利用Ansoft Maxwell对比分析磁性履带组中永磁铁2种不同布局方式,选定合适的布局方式并计算该布局方式下磁性履带组在轴向和周向运动时能够提供的吸附力,验证了磁性履带组设计方案的合理性。最后基于ADAMS进行了运动仿真,得到越障过程中质心变化规律,验证了机器人具有良好的越障性能。

管外爬行机器人及其控制系统设计

主要介绍了一种管道外爬行机器人结构和控制系统的设计。机器人本体结构采用的是关节式,不仅能够攀爬直行管道,而且能够越过T型管道、十字型管道等。针对各个关节的电机的驱动方式选取c8051f020单片机为控制系统核心器件,通过压力传感器检测机器人与管道表面的压力来实现机器人的固定,采用max485多机通信模式实现对多个关节舵机的控制。通过实验室测试,该机器人基本能够实现在直行、十字交叉管道上前进、后退、上升、下降等功能。从而可以为各种工业管道、民用管道、大桥斜拉索、电缆等圆柱形体的质量检测、维护修复等作业提供一种新型的管外行走装置。

基于圆柱凸轮机构的管外爬行机器人机构设计

对直动推杆圆柱凸轮机构在管外爬行机器人机构设计方面的应用进行了有益的探索,通过对直动推杆圆柱凸轮机构的结构、运动特征的分析,阐述了其能够实现爬行运动的可能性,并对机构的组成进行改进以实现管外爬行机器人的机构设计,运动分析表明该设计结果可行。

管桁架焊缝检测机器人夹紧机构瞬态振动特性分析与试验

为保证管桁架焊缝检测机器人夹紧瞬间的稳定性,对机器人夹紧瞬间的振动特性展开研究。根据夹紧机构零部件配合方式构建夹紧机构振动模型,对机器人夹紧瞬间进行仿真,分析夹紧瞬间夹紧机构的响应情况,研究夹紧机构对模型参数的敏感程度。对夹紧机构进行改进,提高弹簧刚度,增加动态吸收器,建立改进后的夹紧机构瞬态振动模型,并在MatLab中进行仿真分析。开展夹紧机构振动测试试验,测量原始与改进后机构的振动情况,对比弹簧支撑振动测试结果与仿真结果。结果表明:弹簧刚度对弹簧压缩量影响最大,弹簧阻尼对调整时间影响最大;机构改进后,调整时间缩短,弹簧压缩率显著降低,稳定性优于原始机构;试验结果与仿真结果的瞬态性能指标误差均小于5%,试验结果与仿真结果具有一致性。