螺旋轮式小型管道机器人控制系统的设计

作业管径小于80mm的小型管道机器人广泛应用于化工、制冷、核电站等领域的检测、维修,其移动结构及信号采集和处理技术具有较高的实用价值和学术意义.采用螺旋轮式结构设计了内径为60mm的小型管道机器人,其原理简单、结构紧凑、控制方便.螺旋轮式移动的主体结构,确保管道机器人具有较大的牵引力和移动速度.管道机器人在管道内的数据信号,由搭载在微型管道机器人的移动结构上的DSTJ-3000智能差压压力传感器采集传送到C8051F330单片机,通过无线蓝牙数传模块,将数据传输到上位机,利用Visual Basic程序软件实现计算机对管道机器人的控制.螺旋轮式小型管道机器人控制系统能够自由控制前进、后退、调速、自锁等,其动作状态数据也可利用上位机软件显示或打印.     

TBM空间管道动态特性分析

针对硬岩掘进机(TBM)工作过程中产生的强振动会改变空间管道动态特性的问题,基于流固耦合理论和有限元方法建立基础振动下空间管道的双向流固耦合仿真模型,并通过实验验证仿真模型的正确性。对有无基础振动下空间管道的动态特性进行对比分析;研究不同振动参数和结构参数对空间管道动态特性的影响规律。研究结果表明:随着基础振动频率增大,管道最大应力和出口压力波动幅值先增大后减小;随着基础振动幅值增大,管道最大应力和出口压力波动幅值均增大;随着管道曲率半径和中间直管长度增大,管道最大应力逐渐增大;随着管道内径增大,管道最大应力逐渐减小。     

新型管道机器人运动学和力学特性分析

目的研究新型步进式管道机器人运动学和力学性能,揭示管道机器人的运动规律,验证其运动状态和工作特性.方法采用理论建模和基于ADAMS软件仿真分析的方法,获得管道机器人相关机构的运动规律曲线以及机器人在管道内步进运动时活塞驱动力变化规律曲线.结果机器人能够适应管道直径范围为750~1 021.5 mm,步距为103 mm,速度和加速度曲线平滑,运行稳定,无震颤现象;当承受负载4 000 N时,伸缩夹紧机构驱动力变化范围为1 407.6~18 113.7 N,步进单元驱动力范围为1 978.46~7 645.38 N,驱动力曲线平滑,无力冲击,可驱动性能良好.结论该新型管道机器人的运动性能满足功能要求,具有适应管径范围大、速度快、运动平稳和驱动性能好等优点.     

ARM轮式机器人研究

采用ARM9微型处理器S3C2440为硬件基础,应用模块化、结构化设计思想设计了轮式机器人软件控制系统,给出一种设计模式。     

轮式水下焊接机器人及其运动学分析

针对深水环境中大型构件的自动化焊接问题,设计了一种全位置水下焊接机器人.该机器人采用磁轮式移动平台与4轴旋转机械臂相结合的机构形式,平台通过磁轮吸附在构件表面,以实现大范围的移动,4轴旋转机械臂的姿态变换可实现全位置焊接.为完成预定轨迹的焊接操作,对移动平台与旋转机械臂进行运动学建模,得到平台与各关节的运动学参数.利用机械系统动力学建模对上述运动学参数进行仿真和实验操作,验证了轨迹精度满足要求.     

基于静动态特性的管道清淤机器人清淤盘的优化研究

目的为实现清淤装置的轻量化和提高工作可靠性,以参数优化和拓扑优化结合的方法对清淤盘进行静、动态特性研究.方法优化前通过有限元分析确定优化目标和顺序优化方法;以质量最小化作为优化目标,以应力和柔度作为约束条件建立参数优化数学模型,对基盘进行参数化优化;以柔度最小作为优化目标,以体积缺省比和应力作为约束条件,建立拓扑优化模型,对清淤盘进行拓扑优化;最后对优化后的清淤盘进行静、动态有限元对比分析.结果优化后,结构的质量减轻了37. 94%;迎水面积大幅减小;最大变形改变量分别为3. 04%和11. 07%;结构应力分别降低了55. 24%和87. 97%.结论清淤盘的优化达到了轻量化和减小迎水率的目的,结构刚度、强度均满足设计要求,且动态性能有所提高.     

轮式驱动机器人基本系统设计

利用单片机实现基本差速转向移动平台的控制.分析移动平台转弯半径与其参数间的关系,利用Proteus对硬件控制单元进行验证.结果表明,设计的移动平台有效.     

轮式拖拉机转向特性仿真分析

为分析轮式拖拉机转向特性,建立三自由度动力学模型和转向轨迹数学模型.选取速度、质心到前轴的距离、簧载质量及轮胎侧偏刚度等参数,通过MATLAB软件进行建模仿真分析.对比仿真结果表明,速度、质心到前轴的距离及轮胎侧偏刚度对横摆角速度影响较大,速度、侧倾刚度及侧倾中心到质心的距离对侧倾角的影响较大,速度、侧偏刚度和质心到前...     

上海Ⅱ号机器人系统动态特性分析研究

在对上海Ⅱ号机器人进行系统动力学建模的基础上,全面系统地分析了SIR-Ⅱ机器人在起动和停止时产生抖动的原因。对控制策略提出了几种改进方案,对这几种改进方案的动态特性进行了仿真、分析和比较后选出了合理的改进方案。本文的计算和仿真均在APOLLO CAD工作站上用C语言实现。     

机器人的动态特性试验研究

提出对机器人的动态特性试验测量的一种实用方法，包括测试原理，测试系的组成。通过对四关节机器人模型的测试，给出了测试的动态参数及物体柔性形的动态响应。     

轮式拖拉机前桥动态特性测试及其功率谱分析

本文叙述了轮式拖拉机前挢动态特性的测试过程,由此推算出地面作用于前轮胎的真实外载,为轮式拖拉机总体动力学的研究、轮胎特性的研究和滚动阻力、侧向力的计算提了一定的依据。 文中提出了利用活塞式发动机的已知加速度曲线进行系统标定的方法,对加速度传感器的标定有一定的参考价值。 本试验应用快速富里叶变换(FFT)进行数字功率谱分析,以减少运算次数和提高运算精度。     

潜游式管道机器人动力学分析

分析了管道机器人在充满液体的管道中运行时的受力状况,在此基础上建立了基于欧拉参数(四元数)的潜游式管道机器人六自由度空间运动的动力学模型。对于在特定的三维弯管道内沿规划路径游动的机器人,通过流体力学仿真软件Fluent计算出机器人的流场阻力并代入该动力学模型,在Mathematica环境下可计算出机器人的受力.利用该模型进行的动力学仿真得到了机器人在确定形状的弯曲管道中游动时所需的驱动力.欧拉参数(四元数)的引入有效地避免了奇异性.     

轮式机器人的实践与展望

 提到机器人,我认为,如果它只是你的工具,那它就是机器,称不上机器人;如果它可以跟你友好地交流互动,成为你的伙伴,那么,它就是机器人。我们把汽车智能化,可以无人驾驶,一直把它看作轮式机器人。     

储罐轮式机器人转向磁吸附力

针对四轮爬壁机器人在铅垂壁面上转向失稳的难题展开研究。基于赫兹接触理论,提出一种摩擦力模型,利用面积分算法,求解出转向过程的纵向摩擦力、横向摩擦力、转向阻力矩;通过动力学建模,推导出转向过程中驱动力矩关系式。使用MATLAB仿真计算出了不同负载和不同驱动力矩所对应的吸附力变化趋势。通过实验得出,吸附力为759 N时,转向过程不会出现失稳。     

机器人操作臂的动态特性研究

研究制作了两关节机器人操作臂，利用PD反馈控制法，对其进行了位置和轨迹跟踪实验，在测试数据和图形处理的基础上，利用梯度法从理论上分析确定其数学模型各参数的估计值，在计算机上完成仿真研究，试验结果验证了该模型能实现操作臂的位置、轨迹和速度等的精确控制。     

微小管道机器人移动机械运动学与动力学特性

微小管道机器人能够帮助人们完成诸如小口径管道内检测等工作，其移动机构是机器人研究领域重要的研究内容之一，在分析研究行星齿轮驱动的微型机器人移动机构的运动学和动力学特性的基础上，详细讨论了移动机构的原理，功能及影响因素，研究表明，通过提高移动机构车轮的附着性和驱动力，减小寄生功率的影响，可较好地实现该微型机器人驱动。     

用ANSYS软件分析机器人腕力传感器静、动态特性

机器人腕力传感器是机器人力控制和力/位置控制中最重要的传感器之一.在简要介绍ANSYS计算操作过程基础上, 用ANSYS 软件对机器人腕力传感器进行了静态和动态分析,针对计算过程中可能出现的几个问题,作了简单的分析并对其结果进行了比较,为正确使用ANSYS软件提供理论依据.     

管道机器人轮-爪式行走装置运动学和力学特性分析

目的研究一种排水管道清淤机器人的轮-爪式行走装置,以增强管道清淤机器人在管道内行进能力,提高负载能力和自适应管径能力.方法建立运动学模型,通过ADAMS运动学仿真,对轮爪式夹紧机构进行运动学研究;通过ADAMS动力学仿真分析,得到了爪式夹紧机构最大夹紧力;通过ANSYS workbench静力学仿真,分析卡爪夹紧机构强度、刚度等力学特性.结果运动学研究分析得到夹紧机构工作空间变化为421.1～500 mm,卡爪支腿的速度变化为0～23.35 mm/s、加速度变化为0～36.76 mm/s~2.通过动力学分析,得到机构工作夹紧力为1 000 N.通过有限元分析得到机构产生的总变形变化为0～0.001 25 m,等效应变变化为1.142 3×10~(-8)～0.001 45,等效应力变化为2 010.1～2.95×10~(-8)Pa.结论卡爪夹紧机构的工作范围满足要求;机构速度和加速度曲线平滑,运行稳定,无震颤现象;机构最大夹紧力能保证推进的需要;机构满足结构刚度、强度要求.