飞行爬壁桥梁检测机器人的翼间气动干扰分析

为满足飞行爬壁桥梁检测机器人的功能特点,结构上,飞行爬壁机器人在飞行状态下时,四个旋翼不在同一平面而是处于一种纵列式排列。针对这种纵列式旋翼间存在的复杂气动干扰,先对单旋翼流场进行计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真并验证其可靠性。在此基础上分别对纵列式双旋翼在不同横间距、不同纵间距、不同转速的情况下进行气动仿真。然后根据仿真结果进行分析,得到横纵间距以及转速对前后旋翼以及整个系统的气动特性影响。仿真结果表明:横间距对纵列式旋翼间的气动干扰较大,而轴向间距相对较小,干扰程度与转速相关。可见本文结论可为飞行爬壁机器人的旋翼布局、转速、可行性等提供依据。

基于改进灰狼优化的桥梁检测爬壁机器人全覆盖路径规划

基于爬壁机器人对混凝土桥梁健康进行自动巡检是推动桥梁管养智能化的有效途径,而合理的路径规划对机器人全面获取检测数据尤为重要。针对爬壁机器人电源重量限制与巡检时能源补充困难这一工程实际问题,充分考虑主梁、高墩等桥梁构件巡检场景,将能量消耗指标作为性能评价优化目标函数并建立相应约束条件,进而提出全覆盖路径规划评价模型。针对传统灰狼优化(GWO)算法易陷入局部最优的不足,提出一种改进的灰狼优化(IGWO)算法。IGWO算法通过K-means聚类改善了灰狼初始种群在搜索空间难以保持相对均匀分布的特性;以非线性收敛因子提高算法局部开发能力和全局搜索性能;结合粒子群算法个体优越性的思想对位置更新公式进行改进,提升算法的模型求解能力。仿真对比实验结果表明,IGWO算法相较于GWO、差分进化(DE)与遗传算法(GA)等全局优化算法,稳定性更好,能耗降低了10.2%~16.7%,迭代次数与求解时间分别减少了19.3%~36.9%和12.8%~32.3%,路径重复率降低了0.23~1.91个百分点,同时路径长度缩短1.6%~11.0%。

铁质壁面检测用振动驱动爬壁机器人的设计与实验

研究并测试了一种能够在水平至竖直壁面上移动的振动驱动爬壁机器人样机,可开发用于铁质壁面结构视检等高危工作.设计了一种具有非对称刚度的弹性底板,以转子振动电机-弹簧作为致动器,基于库仑干摩擦模型,建立了振动驱动爬壁机器人的动力学模型.通过数值仿真研究了机器人的爬壁运动特性,分析了致动器激振频率、壁面倾角和永磁铁吸引力对机器人平均速度的影响规律.对振动驱动爬壁机器人样机进行了壁面运动实验验证.结果表明,通过合理配置永磁铁吸引力和致动器激振频率能够有效提高该机器人的平均速度,并在30°壁面和90°壁面上分别实现了10.6 mm/s和16.7 mm/s的平均爬壁速度,通过调控激振频率可实现前进与后退运动的切换.

空陆两栖爬壁机器人桥梁结构检测系统应用

本文以桥梁结构为研究对象,以空陆两栖机器人搭载空气耦合雷达检测为技术手段,优化适应于桥梁结构检测的机器人平台设计,在组装机器人部件中集成了一系列检测数据传感器并搭载传输视觉检测装置。通过上位机图像处理程序在线识别桥梁裂缝特征信息,机器人回传检测图像至地面工作站,实现对检测桥梁全覆盖、高分辨率的图像采集。应用爬壁机器人桥梁检测系统收集桥梁现状特征信息、检测信息、对比检测数据,存入后台数据库并按照规范数据快速自动评估检测桥梁危害等级,作为指导工程养护技术人员针对性管养桥梁和保障桥梁安全运行的有效依据。

足式混联爬壁机器人结构设计与分析

针对人工桥梁壁面检测存在的安全风险高、作业周期长、窗口期短等问题,设计了一款桥墩外墙壁面负压吸附足式爬壁机器人,该机器人可在壁面上完成前进、后退、转向等动作。对该机器人主要执行机构进行计算及仿真校核,并通过原型机验证方案可行。

检测焊缝爬壁机器人的设计

液化石油气(Liquefied Petroleum Gas,LPG)球罐被广泛应用于化工领域,但随着使用时间的增长,球罐内的物质会损坏焊缝,导致物质泄漏,如果不及时检测,则有爆炸危险。为解决这一问题,设计了检测焊缝机器人,采用永磁与电磁混合吸附方式,使其可以稳定地吸附在球罐内表面,利用TOFD检测,在多传感器记录机器人位置信息的基础上提出基于双激光雷达辅助标定的黑暗环境下爬壁机器人的定位方法,具有检测效率高、吸附能力强、精准定位等特点,可替代人工检测,减少人为因素对检测结果的影响,保证检测结果的准确性。

基于远程控制的水冷壁爬壁机器人DR检测系统的研究与应用

针对电站锅炉水冷壁管检查需要搭设满堂脚手架或升降平台,导致安全风险高且成本巨大的问题,研究开发了一种基于远程控制的X射线探伤机、数字X射线摄影(DR)平板探测器与全自动爬壁机器人相配合的水冷壁爬壁机器人DR检测系统,并且对300 MW煤电机组水冷壁管进行实地DR检测。试验结果表明:该检测系统稳定可靠、使用便捷、定位准确,可以在线实时观察缺陷,并且大幅度提高检测速度和效率。

油罐检测爬壁机器人结构与控制系统设计

研究智能爬壁机器人检测技术及其系统 ,提出了机器人在大型垂直罐壁移动作业的路径规划方法 ,并分析了抗倾覆机构的作用 ,设计给出了机器人总体结构和控制系统 .系统以磁吸附爬壁机器人为运动载体 ,采用非接触式无损检测技术 ,并配备多种传感器 ,具备较高的智能化水平 .现场实验表明 ,该系统自动化程度高、运动稳定可靠、定位精度高 ,大幅度提高了检测效率 .

油罐容积检测用爬壁机器人的研制

研究一种用于检测油罐容积的爬壁机器人．该机器人用永磁铁作为磁吸盘元件，磁吸盘连接在链条上，具有一个特殊磁路以产生机器人吸附在壁上所需的磁力．设计了磁性定向转位机构和力分散机构．为满足油罐测量精度，设置了姿态和位置传感器．机器人控制采用多层计算机，上层处理机器人管理和路径规划，下层用于爬壁机器人的姿态和运动控制．

水冷壁清扫检测爬壁机器人

本文简要介绍了一种适用于火力发电站的大型排管锅炉中的水冷壁清扫、检测用爬壁机器人，该机器人具有工作效率高，安全可靠，并能极大地降低作业费用，提高检测精度等优点，是爬壁机器人技术在电站锅炉领域中的新应用。

新型罐壁检测爬行机器人的行走吸附机构设计

在研究磁路的基础上,提出了一种新型的轮式罐壁检测爬行机器人行走吸附机构,设计了新型的永磁轮,对磁路设计的合理性进行了研究和仿真分析,选择了永磁材料,并在永磁轮的基础上设计了万向永磁轮机构;设计了爬壁机器人的驱动系统,选择了传动方式和关键驱动部件。制作了物理样机,对样机进行了负重能力测试,并进行了吸附能力和机动能力试验。样机的试验表明,永磁轮磁路结构设计合理,吸附力强而且稳定,行走阻力较小,机器人工作状况良好。

基于双自由度万向轮机构的爬壁机器人运动状态检测

设计了基于双自由度万向轮机构的速度测量装置,该装置由双自由度滚轮、旋转编码器、角位移传感器和水平姿态传感器等构成.机器人运动时,利用水平姿态传感器检测爬行机构的转动角速度,双自由度万向轮机构利用角度传感器测量速度方向,利用光电编码器测量速度大小,实现对机器人运动状态的测量.根据其测量结果,建立了电动机输入和控制点运动状态之间的关系,为机器精确任务操作提供了基础.

磁吸附检测爬壁机器人的研究

研制了一种具有自动校准垂直检测手的磁吸附检测爬壁机器人，提高了石化企业储罐表面涂层检测测量的准确性及可靠性，并分析了其实现的机现，研制了以８９Ｃ５１单片机为核心的测控＊系统。

油罐容积检测用爬壁机器人控制系统研制

本文讨论了爬壁机器人的控制系统设计。该机器人为石油油罐测量专用机器人。文中阐述了该机器人控制系统设计需考虑的几个问题，介绍了该系统的软、硬件。

爬壁机器人双目视觉障碍检测系统

针对壁面障碍物的不确定性,设计了一种爬壁机器人双目视觉障碍检测系统。具体包括搭建双目平行视觉系统,根据双目视觉理论对摄像机进行标定,获取相机标定参数;通过标定参数和极线约束对双目图像进行校正,解决图像畸变不共面问题;利用块搜索模型和相似度函数获取视差,保证视差获取的快速性与鲁棒性;最后提出一种障碍物检测算法:建立壁面检测模型约束检测范围,引入面积阈值,过滤干扰并实现障碍物提取,提出一种障碍物定位算法,通过宽度、深度与偏距三个方面对障碍物进行定位,同时,通过线性插值解决障碍物中心视差丢失问题。实验结果表明:在保证实时性的基础上,该系统能够有效检测前方障碍物且准确提取率能够达到95.9%,定位误差为4.91%,满足爬壁机器人检测要求。

一种基于爬壁机器人装置的隧道检测方法

自主研发的爬壁机器人采用十字形框架式结构,利用海绵真空负压吸盘组进行吸附。该机器人走行过程中具有位姿保持和调整能力,可保障雷达电磁波信号的稳定性和可靠性。利用爬壁机器人搭载CAS-S800地质雷达对隧道进行检测,分析了隧道衬砌背后的缺陷情况,并手持地质雷达对左边墙测线进行了复核。复核结果表明:爬壁机器人搭载雷达测试的模式可靠,雷达与衬砌表面间的距离保持能力和走行过程的稳定性符合检测需求。

基于爬壁机器人的水冷壁健康分析及诊断系统

爬壁机器人是检测锅炉水冷壁的一种自动机械装置,它能够针对水冷壁垂直管和螺旋管进行检测,通过对水冷壁进行全面的检测工作,防止漏检存在,可以减少意外事故的发生。同时搭载视觉缺陷检测模块和壁厚检测模块,其中,视觉检测模块可以代替传统的人工检测方式,完成锅炉炉膛内部管壁表面的缺陷检测;壁厚检测模块对锅炉水冷壁进行全面的测厚检测。通过检测提高了锅炉检修的安全性、可靠性及准确性,缩短检修时间,为整个生产检修过程消除安全隐患,提供正确的科学的检修决策支持。

GIS内壁检测的四足爬壁机器人运动学分析

设计了一种用于气体绝缘金属封闭开关(GIS)内部检测的四足爬壁管道机器人,并对其进行运动学分析。为准确描述机器人在管道中的位置,提出了位姿参数的概念,并确定了机器人起始位姿;建立了机器人的单腿运动学模型,并求解得到单腿运动学正逆解;为了避免足端在运动中与壁面碰撞,分别对机器人进行直线、曲线轨迹规划和实验。实验结果证明,运动轨迹的平均体积误差分别为1.03 mm和1.14 mm,误差较小,运动学模型精度较高。

桥梁检测的爬壁机器人足力优化方法设计

为了解决当前桥梁裂缝检测中人工检测效率低安全性差等问题,设计了一种六足爬壁机器人。文章提出了桥梁检测多足爬壁机器人的总体设计方案,采用真空吸附的电机驱动的六足爬壁机器人,并且完成了部分运动控制系统的设计。其次,对机器人控制系统的硬软件系统进行了设计,确定CAN总线的控制系统,利用蚁群算法进行路径规划,选择三角步态规划和末端轨迹曲线等。最后,提出多足爬壁机器人足力优化分配方法。

可视化结构光导向的检测爬壁机器人设计

在充分分析现有爬壁机器人工作特点的基础上,提出一种新型可视化结构光导向的无损检测爬壁机器人设计方案。其中涵盖爬壁机器人功能设计、滑移失效分析、越障能力分析、结构光纠偏导向等内容,重点解决爬行器结构设计中的摩擦滑移、越障失效、焊缝轨迹实时跟踪纠偏等技术难点。最终开发出满足工程应用要求的试验样机,并完成现场测试,为实现无损检测的自动化提供一种新思路借鉴。