可折展管道蠕动并联机构设计与运动仿真

为探索管道蠕动机构及其移动方式,设计一种具有折展能力的3-URU管道蠕动并联机构。该机构支链运动副R与U的空间位置关系能等效成Sarrus结构,可实现并联机构的折展,对折展原理和折展干涉进行分析,求得该机构折展比,并通过仿真验证其折展效果。应用螺旋理论计算该机构自由度,求解位置正解方程,并通过蒙特卡洛法求得该机构的工作空间。在管道内对机构进行蠕动步态规划,并利用ADAMS软件进行管道内的蠕动步态验证,得到两平台位移曲线和支链转角变化曲线。研究表明,该并联机构可实现管道内的蠕动,且折叠后体积较小。

基于螺旋理论的管道蠕动并联机构的奇异性研究

以3-(P)URU(P)并联机构为主体的管道蠕动机构通过交替移动动定平台及连接两平台的3条URU支链实现在管道内的蠕动,从而可以应用于工农业运输管道的监测和探伤等。机构的奇异性会影响其使用效率和工程质量等,因此提出了一种移动并联机构的奇异分析方法并对该机构进行奇异性研究。首先,根据螺旋理论并结合线几何法分析了支链奇异、约束奇异和驱动奇异的位形;然后,分析了机构在管道内蠕动过程中的奇异性,结果表明,机构在弯管内会发生支链奇异且导致自由度减少甚至在管道内卡死,在直管内会发生约束奇异导致其蠕动不可控;最后,根据机构奇异的约束关系建立了约束方程,并通过数值仿真得出各自的奇异轨迹。研究结果对后续机构控制系统的设计及其工程应用提供了重要的理论基础。

一种基于SMA的管道里蠕动机器人及其反馈控制

介绍了一种SMA驱动的正方体型管道机器人的结构、运动原理及控制系统。通过协调十二组SMA 直线驱动器的动作,使机器人可在前后、左右、上下等六个方向上蠕动。重点分析了基于该机器人的电阻反 馈控制,采用简便的反馈方式有效地防止由于过热而产生的SMA记忆性能下降。

蠕动式排水管道机器人研制

简要综述了国内外排水管道清淤作业机器人的结构方案,分析了各自特点和局限性。提出了一种基于组合机构的新型蠕动式排水管道机器人。给出了机器人主要结构组成,以及行走机理分析,建立了其行走运动模型和驱动力矩分析模型,给出了主要影响参数以及数值分析。最后,建立了机器人的虚拟样机,完成了其虚拟样机仿真分析。综合理论数值分析和虚拟样机仿真分析验证了方案的可行性和设计理论及分析结论是正确的。该方案的排水管道清淤作业机器人具有大拖动力、作业距离长的特点。