具有自适应能力管道机器人的设计与运动分析

提出并研制一种基于自适应移动机构的管内探查机器人。通过对机器人传动机构的设计,实现了在不增加驱动电动机数量的前提下,机器人具有适应不同管道直径的能力。机器人的传动机构能够在管道直径改变时,自动地改变行走部件的输出形式以克服障碍,完成越障任务。在没有应用链式多节构型的情况下,机器人配备一个驱动电动机就能够完成越障任务,改善了传统螺旋驱动式机器人越障能力不高的问题,同时也提高了对驱动电动机的使用效率。为了分析试验中发现的机器人保持架自转现象,对机器人进行运动分析,并由分析结果对相关部分进行改进。试验结果表明,该机器人能够在内径为190 mm和180 mm的管道中行进,并能够顺利通过两节管道间形成的同心台阶障碍,验证了自适应移动机构的行走能力。

具有轴向和周向探查功能的螺旋驱动管内机器人

提出一种具有轴向和周向探查功能的螺旋驱动管内机器人,该机器人基于采用单台电动机作为驱动源的可变约束机构。在此基础上提出一种摄像机载体平台结构,以使得螺旋驱动机器人能够稳定地观察到其前部的管道环境情况。通过控制电磁铁的状态来改变机器人的动力约束,使机器人交替地工作在驱动模式和探查模式下。在驱动模式下,机器人能驱动自身在管中前进或后退;在探查模式下,机器人可以仔细检查管道内壁缺陷,机器人通过两种状态的交替完成探测任务。该机器人具备轴向和周向的探测能力,能满足管内探查作业机器人化的需要,而且单台电动机的驱动方式降低了机器人系统的成本和运动控制系统的复杂性,试验结果验证了该机器人的移动能力和探测能力。