直轮驱动式自适应管道机器人通过性能研究

提出一种具有良好越障性能的直轮驱动式自适应管道机器人。首先建立机器人越障的动力学模型,并通过分析得出影响机器人越障的主要因素,然后对机器人通过环形障碍物的状态进行仿真分析,最后搭建实验平台,进行实验验证。研究表明:该机器人能够稳定越过障碍,且满足设计要求;管道机器人的质心会一直保持在管道的中心轴线上,而相应的3个驱动部分的质心会呈120°对称分布管道中心轴线周围,机器人最大越障高度为6mm;越障时,机器人的电机转矩随越障高度的增大而增加,但实际电机转矩始终小于电机最大转矩。直轮驱动式自适应管道检测机器人能在内径(160~180)mm左右的管道中爬行,能够越过不高于6 mm的障碍,对管道检测机器人的设计与研究具有重要的参考价值。

偏心轮机构驱动功率计算分析

该文针对如何计算对心直动滚子从动件偏心轮机构的最大驱动功率的问题,提出了“偏心轮在运动过程中负载转矩最大时驱动功率达到峰值”的思路。通过对对心直动滚子从动件偏心轮机构进行运动分析、静力学分析及数学运算,得出其最大负载转矩对应转角的代数表达式,并根据实例中的已知参数,进行应用计算,再通过不同的计算思路验证计算结果,从而论证新计算方法的正确性。

直轮式管道泄漏检测机器人弯管通过性能研究

针对现有管道检测机器人转弯性能差的问题,研究了直轮式管道泄漏检测机器人。该机器人采用驱动轮直接驱动,结构简单,输出稳定。采用理想规划法对机器人建立过弯方程,计算可知当宽度小于146.29 mm时,机器人满足弯管爬行的弯道几何约束要求。采用Adams软件仿真分析机器人弯管通过性能以及转弯时驱动轮的速度变化情况。分析结果表明:机器人可以安全通过弯管,满足设计要求;过弯时机器人外轮运动速度v 2增大,内轮运动速度v 1减小,因此机器人可以平稳过弯;v 2与机器人质心位移的变化趋势很接近,当机器人到达弯管极限位置时,v 2达到最大;直轮式管道泄漏检测机器人可以通过直径170 mm、曲率半径450 mm弯度的管道。研究结果可为管道检测机器人的工程应用提供参考。

直线行驶过程中汽车方向盘转角的研究分析

介绍了一种汽车方向盘转角传感器,搭建了汽车方向盘转角数据采集系统。依据在北京五环路上的行驶实验,分析了驾驶前期和后期方向盘转角特性的不同,得出驾驶员正常驾驶汽车直线行驶时方向盘转角范围约在其回正位置的左右7°之间,方向盘紧定时间在9s内。实验结果为驾驶行为研究、驾驶疲劳监测及相关产品的开发提供了参考。

四轮独立驱动电动汽车直驶稳定性协调控制研究

针对四轮独立驱动电动汽车直线行驶跑偏及行驶稳定性问题,提出驱动转矩协调控制策略。该策略采用分层控制逻辑,上层控制逻辑层负责车速跟随控制、附加横摆力矩计算、驱动防滑控制;下层控制逻辑层负责驱动转矩协调分配。基于车辆动力学软件Carsim和MATLAB/Simulink搭建四轮独立驱动电动汽车协调控制系统仿真模型,在高附着、低附着和对开路面等典型工况进行仿真,结果表明,相比于转矩平均分配及无控制,协调控制策略使车辆横摆角速度保持在0±0.05(°)/s,且车轮滑转率控制在最优滑转率范围内,提高了车辆直驶稳定性。

四轮独立驱动电动汽车直线行驶稳定性转矩协调控制

为了降低四轮独立驱动电动汽车在复杂路面上直线行驶时跑偏以及车轮打滑对汽车行驶操纵稳定性产生的不良影响,提出了一种以开关磁阻电机为驱动核心,采用模糊趋近律理论对控制参数进行实时修正的转矩协调控制策略。该策略由模糊PID控制器计算汽车行驶力矩,由滑模变结构控制计算纠正车辆跑偏的附加横摆力矩以及车轮打滑时的防滑力矩。基于该控制策略搭建的仿真模型包含了车速控制器、横摆运动控制器以及防滑控制器,并协调分配到各个车轮上。将Matlab/Simulink中搭建的电机驱动模型与Carsim中搭建的整车模型进行联合仿真,与无控制下的仿真结果对比表明,转矩协调控制可快速将车速、横摆角速度和车轮滑转率控制在理想值附近,较好地提升了直线行驶稳定性。

六轮分布式驱动无人车直驶稳定性仿真研究

依据六轮分布式驱动无人车的驱动轮转矩单独可控特点,为降低无人车由于装配误差、各驱动电机驱动差异及不同行驶工况对六轮无人车直线行驶稳定性的影响,设计了六轮无人车直驶稳定控制系统。该系统包含基于滑模控制的附加横摆力矩决策和基于PI控制的驱动防滑系统,确保无人车在保持直线行驶的同时各驱动轮的滑转率不超过最优滑转率。为验证所设计系统的有效性,利用MATLAB/Simulink搭建9自由度无人车模型和直驶稳定性控制系统模型,在对开路面进行仿真验证。结果表明,与无控制的车辆直驶相比,所设计直驶稳定控制系统加入后,无人车的横摆角速度能够控制在理想范围内,且各轮的滑转率都控制在最优滑转率以内,表明该直驶稳定性控制系统能够很好地提高无人车的直驶稳定性。