融合视觉和嗅觉的管道探测机器人的设计与实现

介绍了一种新型管道探测机器人系统.采用视频分划生成的十字线,对管道内的视频图像信号中的目标信号进行识别和判断;利用气体传感器对管道内残留的有害气体进行识别和判断,并融合两部分的判断结果送入控制系统,用以控制机器人的移动和对目标执行动作.本系统采用巧妙的机械结构有效实现机器人在直管和弯管进行简易、快速、准确的检测.通过原理样机验证了这套系统的可行性.

一种管道探测机器人的设计与研究

在对工业管道检测现状进行调研的基础上,设计了应用于工业管道的检测机器人。该机器人基于螺旋推动原理,利用齿轮副传动机构增加了移动体的力矩,同时解决了线缆的穿引问题。分析了滚轮的受力情况,讨论了漏磁法检测原理。系统采用有缆供应能源的方式,基于ARM和uC/OS-Ⅱ的嵌入式技术系统构建了信号处理系统,并通过RS485串行通信实现了与用户的实时数据交互,为下一步系统研制提供了基础。

融合视觉和嗅觉的管道探测机器人设计

融合嗅觉和视觉管道探测机器人设计相对复杂,文章将从机械结构设计、感知系统设计、控制系统设计三方面探讨融合嗅觉和视觉管道探测机器人设计,以求推动我国管道探测机器人设计水平的提升。

智能管道探测机器人的研制

管道作为一种重要的物料运输手段,其应用范围极为广泛。在对工业管道检测现状进行调研的基础上,文章设计了应用于工业管道的结合机器视觉技术的智能管道探测机器人。其原理是在目前已普及的轮式小车的基础上结合机器视觉设备和信号传输设备,与各种探测传感器合作。利用机器视觉技术解决了探测机器人在复杂环境下的探测的局限性以及通过无线信号传输解决线缆的穿引问题。本系统机器视觉模块采用现成的DSP+FPGA开发板,进行再次开发,实现图像采集与处理。

基于惯性导航的管道探测蛇形机器人定位算法

为满足管道探测蛇形机器人地下定位的精度需求,提出了一种基于扩展卡尔曼滤波(EKF)的双惯导(INS)+编码器里程计融合定位算法。系统建立了管道内部蛇形机器人及其运动轨迹的数学模型,以两套惯导的位置信息为状态量,使用绕线盘+旋转编码器代替传统轮式里程计测得机器人在载体坐标系中每个采样时间的距离增量作为状态方程控制量,以惯导之间的距离作为量测量,融合扩展卡尔曼滤波算法建立了管道探测蛇形机器人双惯导定位模型,克服了单惯导定位误差累计的缺点。经实验验证:双惯导+地表编码器里程计融合定位方法能够有效提高蛇形探测机器人在地下管道内部定位的精度,且在不同运行条件下及惯导系统不同安装距离时均有效,具有较高的实用价值。

金属管道探测无缆微机器人无线供电系统的设计

设计一个金属管道中无缆探测微机器人微波供电系统,系统利用微波在圆波导中的传输基本原理,解决微波在工业不锈钢管道(直径20 mm)传输中的极化和能量传输的不稳定性问题.管道中微机器人供电单元——整流天线接收微波能量并转换成直流作为其电源,接收天线采用圆极化微带贴片天线,整流电路采用倍压电路以提高输出功率,最终试验测得在24.5 dBm输入功率下(直流负载为300Ω),整流输出86.8 mW直流功率,能够保证机器人驱动电机正常工作.

清华大学研发微小型管道机器人 实现高效探测

据报道,清华大学机械系现代机构学与机器人化装备实验室研发了一种可在亚厘米级管道中高效运动的管道探测机器人,填补了当前细微管道检修探测设备的短缺,有望在航空发动机管路检修等领域中发挥作用。在航空发动机和炼油机等复杂系统中,有大量用于输送水、气体和油的管道。通常,这些管道具有各种直径、变化的曲率,并覆盖较长的距离。为确保它们处于良好的工作状态,需要定期从外部和内部进行管道检修。

基于捷联惯导的蛇形管道机器人定位算法

为解决蛇形管道探测机器人因处于地下管道,难以定位的问题,基于牛顿第二定律为蛇形管道探测机器人设计了一种高精度的捷联式惯性导航定位系统(strapdown inertial navigation system,SINS)。系统搭载九轴惯性测量器件(inertial measurement unit,IMU)对蛇形机器人的加速度及角速率信息进行测量,融合卡尔曼滤波算法对定位系统进行误差补偿,采用四元数法构造捷联式惯性导航系统姿态矩阵进行姿态更新,再积分得到速度和位移。利用MATLAB软件根据上述算法对机器人的速度、位移进行分析计算,并与机器人真实的速度位移做比较,验证算法的可靠性。实验结果表明:所提算法的定位误差最大不超过4.7%,能够为管道探测机器人提供准确地速度和位置信息,具有较高的实用价值和意义。

管道内微带天线的FDTD全波分析与设计

针对金属管道中探测作业无缆机器人微波供能系统 ,对其能量接收部分的接收天线进行了设计 ,采用时域有限差分法 (FDTD)结合PML边界条件全波分析了管道内圆极化微带天线 ,数值结果与测试结果比较吻合 。

行业动态(新技术)

我国清华大学研发出微小型管道机器人近日,清华大学研究人员研发了一种可在亚厘米级管道中高效运动的管道探测机器人。该成果以“用于亚厘米级管状环境导航的管道检测机器人”(A pipeline inspection robot for navigating tubular environments in the sub-centimeter scale)为题发表在著名期刊《科学•机器人》(Science Robotics)上。