管道机器人弯管运动转体原因分析

合集下载

自由弯管机的原理

自由弯管机的原理一、引言自由弯管机是一种用于加工金属管材的设备，它能够根据需要将管材弯曲成各种形状，广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑和家具等行业。

本文将介绍自由弯管机的原理，并对其工作过程进行详细阐述。

二、自由弯管机的结构自由弯管机主要由机架、弯管模具、液压系统和控制系统等组成。

其中，机架是设备的主体部分，弯管模具是用于固定和弯曲管材的工具，液压系统提供弯曲所需的力，控制系统用于控制整个加工过程。

这些组成部分协同工作，实现对管材的精确弯曲。

三、自由弯管机的工作原理自由弯管机的工作原理主要包括弯曲力的产生和弯曲角度的控制。

1. 弯曲力的产生自由弯管机通过液压系统产生足够的力来弯曲管材。

液压系统由液压泵、液压缸和控制阀组成。

液压泵将液压油送入液压缸，液压缸通过活塞将力传递给弯管模具。

液压系统的压力可以通过控制阀调节，以满足不同管材的加工需求。

2. 弯曲角度的控制自由弯管机通过控制系统实现对弯曲角度的精确控制。

控制系统可以根据预设的参数，通过调整液压系统的工作状态来控制弯管模具的运动。

通常情况下，控制系统会根据管材的尺寸、材质和所需弯曲角度等因素，计算出合理的液压压力和弯曲速度，从而实现对弯管过程的精确控制。

四、自由弯管机的工作过程自由弯管机的工作过程可以分为以下几个步骤：1. 放置管材操作人员需要将待加工的管材放置在弯管模具上，并将其固定好。

固定方式可以根据管材的特点和加工要求选择，常见的固定方式有卡盘夹紧和机械夹持等。

2. 设置参数操作人员根据加工要求，在控制系统中设置相应的参数，包括弯曲角度、弯管半径、弯曲速度等。

这些参数的设置要根据管材的材质和尺寸来确定，以确保加工结果符合要求。

3. 开始加工一旦参数设置完成，操作人员可以启动自由弯管机，开始加工过程。

液压系统将施加足够的力，使弯管模具对管材进行弯曲。

通过控制系统的调节，可以实现弯管的连续和精确控制。

4. 完成加工当管材弯曲到预设的角度时，自由弯管机会自动停止工作。

关于机械自适应中管道机器人的机构原理与驱动技术分析

通过理论和实践两个层面对机械自适应中管道机器人的机构原理与驱动技术进行分析研究，可以更好地解决管道机器人在不规则
２机械自适应中管道机器人的驱动技术分析
为了保证管内移动机器人对管道环境具有良好的适应性，国内外学者研制了不同结构形式的差动驱动式管道机器人。现阶段机械
与推广。
新型差动式管道机器人——机械自适应型管道机器人，其驱动单元是
１机械自适应中管道机器人的机构原理分析
多电机独立驱动与单电机驱动是传统的直进轮式管道机器人驱性全主动轮腿式管径适应模块和 “ 三轴差速式驱动模块”组成驱动的丰要方式，为了克服多电机独立驱动稳定性差和实时性差以及动单元，不论是在直管阶段，还是在弯管阶段以及不规则管道阶段，单电机驱动传动性差、工作效率低以及磨损严重等缺点，科研人员 “ 弹性全主动轮腿式管径适应模块 ”和 “ 三轴差速式驱动模块 ”都研发出机械白适应型管道机器人。机械自适应型管道机器人现阶段可以不同程度的防止寄生功率的产生，并能够保证在悬空状态之下普遍采用的是直进轮式管道机器人的单电机驱动，这种驱动系统是行走轮拖动力的充足性，从而适应机械自适应型管道机器人所处的由预紧变径、中央差速、行走以及控制四个单元组成。经过改进之管径不断变化的管道环境。后该驱动系统具有很强的管道自适应能力，工作效率也比较高。管道机器人在驱动单元方面在设计的时候要通过运用一定的驱通过离合器将动力从电机输出，在控制单元的操作下将动力传动技术让其具备管径适应以及差速的性能和作用。机械自适应型管递到中央差速单元以及预紧变径单元；在管道环境符合一定的条件道机器人的驱动技术的应用，提高了机械自适应型管道机器人对管下，中央差速单元能够实现差速分配的自动化，通过行走单元将动道环境的适应能力，促进了管道机器人工作效率的提高。力传递到驱动轮。在动力的传递过程当中，机械自适应型管道机器三轴差速式驱动模块可根据管道拓扑约束自动调节驱动单元各人会出现向后或者向前移动的现象，这种现象的出现在于：压力传行走轮转速，避免了因行走轮滑移产生的寄生功率；弹性全主动轮腿感器位于驱动系统的预紧变径单元，该传感器会为控制单元提供准式管径适应模块通过径向的伸缩来适应管径的变化，其全主动结构保确高效地预紧力测昂信息，系统根据压力传感器所提供的预紧力数证了行走轮在悬空状态下仍可提供足够的拖动力。值自动辨别该数值是否满足设定的预紧力要求，如果不符合预设的

弯管机的原理

弯管机的原理弯管机是一种可以将金属管道进行弯曲加工的机械设备。

它广泛应用于制造工业、建筑行业以及汽车制造等领域。

弯管机的原理主要包括机械传动原理、曲线控制原理和液压控制原理等。

机械传动原理是弯管机运行的基础。

弯管机通常由电机驱动，通过传动装置将电机的动力传递给弯管机的弯曲装置。

一般情况下，传动装置是由电机、减速器和链条组成。

电机提供动力，减速器降低电机的输出转速，并通过链条将动力传递给弯曲装置。

曲线控制原理用于确定金属管道弯曲过程中的弯曲路径。

在弯管机上，通常会设定一个曲线模板，用于指导金属管道的弯曲。

曲线模板是由各种尺寸和形状的金属条制成，它可以被安装在弯管机上，并用于引导金属管道的弯曲。

当金属管道通过弯管机时，弯管机上的弯曲装置会根据曲线模板的指示，使管道按照曲线模板的要求进行弯曲。

液压控制原理是弯管机实现弯曲过程的关键。

弯管机通常配备了液压系统，液压系统由液压泵、液压缸和液压控制阀等组成。

液压泵通过将液压油从油箱中抽取，并加压输送到液压缸中，从而实现液压系统的动力供应。

液压控制阀根据操作员的指令，控制液压油流的开启和关闭，从而控制液压缸的运动。

液压油在液压缸中的运动力使弯管机上的弯曲装置实现金属管道的弯曲。

在实际操作中，弯管机通常需要使用一套专用的弯管模具。

弯管模具是根据所需弯曲形状和尺寸设计和制造的。

当金属管道经过弯管模具时，弯管机上的弯曲装置会施加适当的压力和力矩，使金属管道按照模具的形状进行弯曲。

弯管模具通常由上模和下模两部分组成，上模和下模之间有足够的间隙，以容纳金属管道的弯曲。

总的来说，弯管机的原理包括机械传动原理、曲线控制原理和液压控制原理。

机械传动原理使弯管机能够获得动力，并将其传递给弯曲装置。

曲线控制原理确保金属管道能够按照预定的弯曲路径进行弯曲。

液压控制原理则使弯曲装置能够施加足够的力量和压力，使金属管道的弯曲变得可能。

这些原理的共同作用使得弯管机能够高效、稳定地完成金属管道的弯曲加工任务。

一种蠕动式管道机器人行走机理研究

一种蠕动式管道机器人行走机理研
究
一种蠕动式管道机器人行走机理研究
蠕动式管道机器人是指在管道内采用蠕动运动的机器人，它主要通过对外面形态及内部结构的设计来实现在管道内的行走。

因此，研究蠕动式管道机器人的行走机理是至关重要的。

首先，蠕动式管道机器人的外形应该能够与管道内壁保持良好的接触，以便实现抓取效果和泵腔作用。

因此，蠕动式管道机器人的外形设计应该考虑管道内壁的形状、尺寸及空气流体的特性。

然后，由于管道内部的空气流体会造成管道机器人的前进动力，因此蠕动式管道机器人的外形设计也要考虑空气流体的特性，如气流的速度分布、气流的方向及其大小等。

其次，蠕动式管道机器人的内部结构设计应考虑机器人的动力源、控制系统及传动系统等要素。

机器人的动力源指的是机器人行走时所需要的能量来源，一般可以采用电力和声波能等作为机器人行走的动力源；控制系统是指机器人行走过程中控制机器人行走方向和行走速度的系统，一般采用电子控制系统来实现；传动系统是指将机器
人的动力转换成机器人行走的系统，一般采用电动机或液压系统来实现。

最后，蠕动式管道机器人的行走机理研究还包括仿真分析、实验研究等内容。

一般情况下，首先要进行仿真分析，以确定机器人的外形及内部结构；然后，进行实验研究，以验证机器人的行走机理及行走性能。

最后，根据实验结果，进行机器人行走机理的改进，以提高机器人的行走性能。

总之，蠕动式管道机器人行走机理研究是一项较为复杂的工作，需要考虑机器人的外形及内部结构设计，以及实验研究等内容，只有在这些方面都进行充分的研究，才能使蠕动式管道机器人得到更好的行走效果。

关于机械自适应中管道机器人的机构原理与驱动技术分析

关于机械自适应中管道机器人的机构原理与驱动技术分析管道作为输送物料的工具已在军事装备、天然气、石油以及核工业等领域中得到广泛的应用。

管道在运作的过程中因物料摩擦、压力等因素的影响，常出现泄露和管道寿命短的情况。

对管道的及时检测与维修至关重要，管道机器人作为管道维护的有效工具，在维修手段、检测以及故障等方面具有高效性和准确性，其已广泛地应用于管道的焊接、维修、检测以及探伤等方面。

本文介绍分析了机械自适应中管道机器人的机构原理，并且进一步分析了机械自适应中管道机器人的驱动技术。

标签：自适应；管道机器人；机构原理；驱动技术通过理论和实践两个层面对机械自适应中管道机器人的机构原理与驱动技术进行分析研究，可以更好地解决管道机器人在不规则管道或者弯管运行过程当中被干涉等问题，提高管道机器人对管道环境的适应性进而提高工作效率，从而进一步推动机械自适应管道机器人在军事、天然气、石油等行业和领域中的应用与推广，而且在一定程度上还能够促进机械自适应管道机器人在其他领域的应用与推广。

1 机械自适应中管道机器人的机构原理分析多电机独立驱动与单电机驱动是传统的直进轮式管道机器人驱动的主要方式，为了克服多电机独立驱动稳定性差和实时性差以及单电机驱动传动性差、工作效率低以及磨损严重等缺点，科研人员研发出机械自适应型管道机器人。

机械自适应型管道机器人现阶段普遍采用的是直进轮式管道机器人的单电机驱动，这种驱动系统是由预紧变径、中央差速、行走以及控制四个单元组成。

经过改进之后该驱动系统具有很强的管道自适应能力，工作效率也比较高。

通过离合器将动力从电机输出，在控制单元的操作下将动力传递到中央差速单元以及预紧变径单元；在管道环境符合一定的条件下，中央差速单元能够实现差速分配的自动化，通过行走单元将动力传递到驱动轮。

在动力的传递过程当中，机械自适应型管道机器人会出现向后或者向前移动的现象，这种现象的出现在于：压力传感器位于驱动系统的预紧变径单元，该传感器会为控制单元提供准确高效地预紧力测量信息，系统根据压力传感器所提供的预紧力数值自动辨别该数值是否满足设定的预紧力要求，如果不符合预设的要求欧，控制单元的离合器会选择预紧变径单元作为传递动力的方向，直到预紧力的测量数值满足驱动系统所需的要求为止。

油气管道机器人过弯特性研究与仿真

2023年第47卷第4期Journal of Mechanical Transmission油气管道机器人过弯特性研究与仿真夏文凤1喻九阳1戴耀南1程航2张德安1胡天豪1（1 武汉工程大学湖北省绿色化工装备工程技术研究中心机电工程学院，湖北武汉430205）（2 武汉秦岭凌科航空电力系统有限公司，湖北武汉430205）摘要针对管道机器人在变径管道中转弯困难、移动稳定性差等问题，研究了一种自适应性油气管道机器人，采用可变径的2履带1滚轮支撑式移动机构，确保机器人在管道中稳定移动。

对油气管道机器人在管道内的通过性进行理论研究，确定机器人尺寸；通过Adams软件对机器人的转弯性能进行了动力学研究。

仿真结果表明，机器人在600 mm的管道内能顺利完成转弯运动。

因此，确定电动机所提供力矩应大于90 N∙m。

进行实验研究发现，实验测得速度值与仿真结果一致，验证了设计的合理性。

关键词管道机器人运动学仿真转弯性能AdamsResearch and Simulation of Cornering Characteristics on Oil and Gas Pipeline Robots Xia Wenfeng1Yu Jiuyang1Dai Yaonan1Cheng Hang2Zhang Dean1Hu Tianhao1（1 School of Mechanical and Electrical Engineering, Hubei Green Chemical Equipment Engineering TechnologyResearch Center of Wuhan Institute of Technology, Wuhan 430205, China）（2 Wuhan Qinling Lingke Aviation Power System Co., Ltd., Wuhan 430205, China）Abstract Aiming at the problems that the pipeline robot is difficult to turn and has poor moving stability in the variable diameter pipeline, an adaptive oil and gas pipeline robot is studied; adopting a variable-diameter two-track and one-roller-supported moving mechanism, the stable movement of the robot in the pipeline is en⁃sured. Theoretical research on the passage of oil and gas pipeline robots in the pipeline is conducted, and the size of the robot is determined; the dynamics of the robot's turning performance is studied by Adams. The simu⁃lation results show that the robot can successfully complete the turning movement in the 600 mm pipeline, and therefore it is determined that the torque provided by the motor should be greater than 90 N∙m. Experimental studies have found that the speed value of the experimental measurement is consistent with the simulation re⁃sults, which verifies the rationality of the design.Key words Pipeline robot Kinematics simulation Cornering performance Adams0 引言油气管道在石油天然气运输领域应用广泛，但长期使用后容易出现表面损伤、断裂等情况，人工作业难以对管道内部进行精确检测，且危险性较高[1]。

管道机器人在弯道处通过性的研究

( R + D/ 2) cosα - ( R - D/ 2) < d < D (1)
L max = 2 ( R + D/ 2) 2 - ( R + d/ 2) 2 Lmax表示在一定的弯道尺寸和单元体直径 d 的条件下管道机器人单元体能通过弯道的最大长度. (1) 式提供了管道机器人单元体在弯道处能通过的基本约束条件 ,即管道机器人单元体极限几何尺寸.
3 管道机器人在弯道处的运动约束( Movement constraint in elbow of pipeline robot)
3. 1 运动约束方程为避免管道机器人动力在弯道处产生“内
耗”[7] ,要求管道机器人单元体在弯道范围内的运动是绕弯道曲率中心的转动 , 因此管道机器人各行走轮与弯道曲面接触点处的速度 (或行走轮的转速 n) 与该瞬时行走轮与弯道曲面接触点处的旋转曲率半径成正比. 设行走轮各接触点处的速度和旋转曲率半径分别为 vi 和 Ri ( i = 1 , …,6) ,则有 :
( School of Mechtronic Engineering , Harbin Institute of Technology , Harbin 150001 , China)
Abstract : A mathematic model to describe the traveling2capability of pipeline robot in elbow is presented , which is composed of a set of constraint equations. The equations are discussed and the regular conclusions are derived. The pose , segment geometric di2 mensions and driving wheels structure when the pipeline robot is in elbow have different influence degree on traveling2capability in elbow. The mathematic model is a groundwork of autonomous navigation strategy design and relevant structure design of pipeline robot in elbow. Keywords : pipeline robot ; traveling2capability in elbow ; constraint equation ; navigation design for elbow

管道攀爬机器人结构设计及行走动力特性分析

虽然串联机器人动力学特性及结构优化设计已经取得了许多重要成果，但仍然存在许多研究方向值得进一步探索。例如，如何建立更加精确、高效的动力学模型，以满足实时控制的需求；如何将新型优化算法应用于结构优化设计中，以获得更好的优化效果；如何提高机器人的柔性和自适应性，以适应更加复杂和动态的环境等。
此外，随着和机器学习技术的快速发展，这些技术也开始被应用于串联机器人的设计和控制中。例如，通过机器学习方法，可以实现对机器人的自适应控制、故障诊断和维护等。这为串联机器人的进一步发展提供了新的机遇和挑战。
因此，在未来的研究中，可以综合考虑这两种方法，设计一种混合式的控制策略，以实现机器人在不同条件下的稳定攀爬。此外，还可以进一步研究机器人感知和决策等方面的技术，以提高机器人在复杂环境中的自主能力。
感谢观看
控制算法
管道攀爬机器人的控制算法包括位姿估计、轨迹跟踪等。位姿估计是指对机器人在管道中的位置和姿态进行估计，通过对传感器数据的处理和分析来实现。轨迹跟踪是指根据位姿估计结果，控制机器人按照预设的轨迹行走，通过对电机进行控制来实现。
在控制算法的设计过程中，需要考虑机器人的作业效率和安全性。为了提高作业效率，需要缩短位姿估计的时间，提高轨迹跟踪的精度。为了确保安全性，需要加入防抖动和异常情况处理等功能，以避免机器人在行走过程中出现问题。
爬杆机器人是一种能够在垂直杆上自主攀爬的机器人，这种机器人在电力线路巡检、救援、建筑等领域有广泛的应用前景。然而，要实现机器人的自主攀爬，需要解决一系列的关键问题，包括对环境的感知、运动规划、控制策略等方面。在本次演示中，我们将重点探讨爬杆机器人的攀爬控制。
机器人攀爬控制是实现自主攀爬的关键技术之一。在攀爬过程中，机器人需要通过对环境的感知，获取关于杆子位置、姿态等信息，再根据这些信息调整自身的运动状态，实现稳定的攀爬。在这个过程中，控制算法起着至关重要的作用。

管道检测机器人自适应运动机理研究与机构设计

管道检测机器人自适应运动机理研究与机构设计管道检测机器人自适应运动机理研究与机构设计随着工业自动化的快速发展，管道检测机器人作为一种重要的无人操作设备，广泛应用于石油、化工、供水等领域。

然而，传统的管道检测机器人在进行复杂管道内部的检测任务时，往往面临着机器人体积大、机构复杂、运动不稳定等问题。

本文将探讨管道检测机器人的自适应运动机理研究与机构设计，旨在提高机器人在管道内的运动稳定性和适应性。

一、管道检测机器人自适应运动机理研究自适应运动机理是指机器人在管道内部行驶时，能够根据环境条件的变化，自主调整运动参数以适应不同的工作场景。

在机器人的运动控制系统中，引入传感器和反馈机制是实现自适应运动的关键。

通过视觉传感器、陀螺仪等传感器采集周围环境的信息，并将这些信息反馈给机器人的控制系统，从而实时调整机器人的运动参数，保证机器人的稳定性和安全性。

除了传感器和反馈机制，自适应运动机理还涉及到路径规划和运动轨迹控制。

在管道内部行驶过程中，机器人需要根据管道的曲率、内部障碍物等信息，选择合适的路径，并通过控制机构的运动实现精确的轨迹控制。

因此，研究机器人的路径规划算法和运动轨迹控制策略，对提高机器人的自适应运动能力具有重要意义。

二、管道检测机器人机构设计机器人的机构设计在保证机器人功能的基础上，还要考虑到机器人在管道内部的运动稳定性和适应性。

传统的管道检测机器人通常采用履带或轮式结构，但这种机构存在着运动不稳定和容易卡住的问题。

为了解决这些问题，本文提出了一种基于气动推进的管道检测机器人机构设计。

该机构设计采用气动推进技术，通过喷射气体产生的推力来推动机器人在管道内行驶。

相比于传统的履带或轮式结构，气动推进机构具有更好的运动稳定性和适应性。

在设计过程中，需要考虑机器人重心的位置、推进力的大小和方向等因素，以实现机器人在管道内的平稳行驶。

此外，为了进一步提高机器人的适应性，还可以在机器人的机构中引入柔性结构。

三轴差速式管道机器人过弯管时的差速特性及拖动力分析

1 引言（Introduction）
管道机器人是一种可沿管道自动行走，携有一种或多种传感器件和作业机构，可在恶劣环境下进行一系列管道作业的机电一体化系统 [1] ．大中型油气输送管线作业机器人多数采用轮式驱动方式，这种驱动形式在直管中的使用效果很好．当其通过弯管时，由于各轮走过的实际弧长不同，因此某些驱动轮成为事实上的制动轮，降低了机器人的有效拖动力，加剧了传动部件的快速磨损，机器人需要克服环境约束，因而增加了额外的功率消耗 [2] ．以往采用多个电动机独立驱动的方式解决这一问题 [3-4] ，这种方式的优点是结构简单、设计方便，但其缺点是实时性和柔顺性还不够理想，控制系统复杂，且多个电动机占据了管内大部分的有限空间 [5] ．实际上，解决这一问题最简便的办法就是在驱动单元中
第 32 卷第 1 期 2010 年 1 月文章编号：1002-0446(2010)-01-0091-06
机器人
ROBOT
Vol.32, No.1 Jan., 2010
三轴差速式管道机器人过弯管时的差速特性及拖动力分析
唐德威 1 ，李庆凯 1 ，姜生元 2 ，邓宗全 1
（1. 哈尔滨工业大学机器人技术与系统国家重点实验室，黑龙江哈尔滨 150001； 2. 北华大学机械工程学院，吉林吉林 132021）
式中，Fi− j 为齿轮 i 对齿轮 j 的圆周力，且 Fi− j = Fj−i ；M0 为齿轮 0 的输入扭矩．管道机器人在直管中运行时，轴 4、8、12 所受外力矩相等，下面对 3 个差速器进行受力分析．
万方数据
第 32 卷第 1 期
唐德威等：三轴差速式管道机器人过弯管时的差速特性及拖动力分析
摘要：为解决轮式管道机器人通过弯管时的运动干涉和拖动力下降问题，减小由管道环境约束而引起的传动件磨损，对一种具有机械自适应能力的轮式管道机器人驱动——三轴差速驱动——进行了深入分析和研究．通过对三轴差速机构的受力分析，阐述三轴差速机构实现差速的受力原理；对三轴差速式管道机器人的差速特性及拖动力进行研究，验证采用三轴差速机构的管道机器人具有良好的弯管通过性．关键词：管道机器人；三轴差速；弯管通过性；机械自适应中图分类号：TP24 文献标识码：

毕业设计(论文)--管道机器人行走机构设计[管理资料]

毕业设计（论文)--管道机器人行走机构设计摘要管道运输在我国运用比较普遍，管道长期处于压力大的恶劣环境中，受到水、油混合物、硫化氢等有害气体的腐蚀。

这些管道受蚀后，管壁变薄，容易产生裂缝，造成漏油的问题，存在重大安全生产隐患和济济损失。

因此研究工程应用中的管道机器人具有很高的实用价值和学术价值。

根据这些问题，我们设计一种新的行走机构并分析了其总体机械结构。

本文进一步介绍了当前国内外的管道机器人的发展现状并提出了一种新的管内行走机构。

它利用一个电机同时驱动均布在机架上并与管内壁用弹簧力相封闭的六个行进轮，从而实现了可以轴向直进全驱动的管内行走。

接着本论文重点对直进轮式管道机器人的运动机理和运动特征进行了分析和介绍。

根据管道机器人的设计要求选择电机，介绍了电机选择过程，对其中关键的机械部件如蜗轮蜗杆传动部件、齿轮等进行了设计。

该机器人具有较大的承载能力，可以在较高的速度下实现连续移动，由于该机构采用弹性装置支撑，所以该机构的管径适应性增大，是一种具有实用价值的移动机构形式……关键词：管道机器人；行走机构；弹性装置AbstractIn our country, pipeline transportation is very universal, and pipeline is in high pressure circumstance. Because pipes are corroded by the water, the oil mixture, the hydrogen sulfide, the noxious gas corrosion and so on. When these pipelines were corroded, their walls would become thin and result in cracks and oil leak, there is safety incipient fault in production and economic loss. So the key technology and further research development trend of in-pipe robot are discussed.According to these problems, we designed a new mobile mechanism and analyzed its machine structure. In this paper, the current states of in-pipe robot are described and a new type of mobile robot mechanism moving in pipe is presented. It uses two motor to drive six wheels which distribute symmetrically on the robot body and a wheels are pushed on the wall of pipe by spring force，so that the six driving wheels move along the axis of pipe. This kind of mobile robot mechanism has high efficiency，simple structure and easy to manufacture and to mount.Then the papers focus on direct pipeline into the wheeled robot's movement and the movement of an analysis and presentation. According to the pipeline robot design requirements choose Motors, introduced the motor selection process, of which the key mechanical components such as worm transmission parts, such as a gear design. The robot with the larger carrying capacity, can achieve higher speeds for mobile, as the agenciesadopt a flexible device support, the agency increased the diameter of adaptability, is a kind of practical value in the form of body movement.Keywords: In-pipe Robot; Mobile mechanism; Flexible device摘要IAbstract II1绪论 1128102管道机器人总体方案设计1111式 1112式 13173管道机器人的移动机构分析与设计181819动机构的原理19动机构的特点1921由度分析21度分析21析时的一些假设条件23构前进时的受力分析2427机的选择27位的设计计算29设计31选择31簧的设计3232径大小的影响32道机器人适用的管道口径334直进轮式管道机器人实体建模34343536375总结 38参考文献40致谢41附录421 绪论管道作为一种有效的物料输送手段，在一般工业、核设施、石油天然气、军事装备等领域中都得到广泛的应用，本题目要求设计一个结构紧凑的管道内行走装置，提高驱动效率。

差动式自适应管道机器人的设计与运动分析研究

差动式自适应管道机器人的设计与运动分析研究摘要：本文针对管道内检测作业的需求，设计了一种差动式自适应管道机器人，并对其进行了运动学分析。

利用 ADAMS软件对差动式自适应管道机器人的越障能力进行了仿真分析，得到了其速度、加速度等运动参数的变化规律。

对差动式自适应管道机器人在管道内的运动进行了动力学建模，并运用 MATLAB软件对其运动过程进行了仿真分析。

结果表明：差动式自适应管道机器人的越障能力较强，速度变化范围大，且具有良好的自适应能力，其运动稳定可靠。

这为差动自适应管道机器人的研制和应用奠定了基础。

关键词：差动自适应；自适应能力；运动学分析一、差动式自适应管道机器人的结构及机构原理差动式自适应管道机器人是一种基于“差动式”的自适应轮式管道机器人。

差动机构的两个驱动轮组可以实现速度差和转速差的相互转换。

差动式自适应管道机器人主要由三部分组成：①主动轮；②从动轮；③轮毂电机。

1.1机器人结构1.1.1主动轮主动轮是差动式自适应管道机器人的关键部件，其运动特性对整个机器人的性能起着至关重要的作用。

主动轮的运动特性可由差动式自适应管道机器人的正逆运动学模型。

当主动轮转动时，其可通过对主动齿轮与从动轮之间的传动比进行调节来实现对机器人前进和后退速度差的调节。

由于在主动轮转动过程中，与其从动轮之间的传动比为0，因此可视为固定不变。

1.1.2从动轮从动轮是差动式自适应管道机器人的主要执行机构，其结构设计主要由两个轮毂电机组成，其中一个轮毂电机为正转运动，另一个轮毂电机为反转运动。

轮毂电机的旋转方向与主动轮旋转方向相反，而与从动轮的旋转方向相同。

当主动轮在X、Y轴上做正反转运动时，从动轮也做正、反转运动，两者相互转化。

当机器人行走时，从动轮正侧与主动轮负侧之间存在转速差，所以从动轮在X、Y轴上也做正、反转运动。

从动轮的转速通过从动轮正侧和负侧之间的转速差转换得到。

由于从动轮正、负侧之间存在转速差，所以从动轮在X、Y轴上做正反转运动时，从动轮的转动惯量与主动轮转动惯量之间存在耦合关系，即从动轮在X轴上做正逆运动时，主动轮正侧和负侧的转动惯量和转速差是相同的。

一种蠕动式管道机器人行走机理研究

一种蠕动式管道机器人行走机理研究近年来，蠕动式机器人已成为研究的热点，在许多领域的应用十分广泛。

蠕动式机器人可以实现无气体环境下的精准位置定位，并且其轻量、体积小和易于操作等优势使其在工业机器人领域具有广泛的应用。

本文主要对蠕动式管道机器人行走机理进行了分析研究，如蠕动机器人行走机理的基本原理，机器人动力源的选择，蠕动机器人的结构特点等。

首先，我们来谈谈蠕动机器人的基本原理。

蠕动机器人是一种特殊的爬行机器人，它通过在纳米级精确的原理和细胞的运动原理，以机械力来实现行走。

蠕动机器人可以使用两种类型的金属链来实现爬行，一种是钢链，一种是合金链。

其次，蠕动机器人需要一个动力源来驱动它的行走，最常见的动力源有电动机、真空泵和罐式空气压缩机等。

最后，蠕动机器人的结构特点是相对较小，可以在体积有限的情况下实现行走。

其次，蠕动机器人的应用也十分广泛。

目前，它主要用于工业机器人，可以实现自动化的加工任务，比如零件成型加工、组装制造等。

另外，它也可以应用于农业、森林采集、物流配送、汽车检测等领域。

蠕动机器人的优势在于它的运动精度高，体积小，易于操纵，成本低廉。

最后，以上我们所讨论的是蠕动机器人的行走机理及其应用。

当前，蠕动机器人技术发展迅速，但仍有不少问题需要解决，比如速度问题、装载能力问题等。

未来，我们期待蠕动机器人在不同领域的更多应用，帮助人类实现智能化的制造。

总之，蠕动式管道机器人行走机理是目前研究的热点领域，其机械力驱动的原理，可实现高精度位置定位，结构较小易于操作，应用十分广泛，可以极大提高工业机器人的加工能力，可以实现智能制造。

当前，虽然蠕动机器人已经取得了一定的进展，但仍存在不少未来挑战和机遇。

未来，将继续探索蠕动机器人的行走机理，探索蠕动机器人的全新应用，以达到促进智能制造的目的。

具有自适应能力管道机器人的设计与运动分析

具有自适应能力管道机器人的设计与运动分析1. 本文概述在当今快速发展的技术时代，管道机器人的应用日益广泛，尤其在复杂环境下的管道检测、维修和清理等方面发挥着重要作用。

传统管道机器人在面对不同直径、弯曲度和粗糙度的管道时，往往表现出适应性不足的问题。

针对这一挑战，本文提出了一种新型的具有自适应能力的管道机器人的设计与运动分析。

本文首先概述了管道机器人的发展背景和现有技术的局限性。

随后，详细介绍了所设计的自适应管道机器人的结构和工作原理。

该设计采用了模块化组件，以适应不同管道的尺寸和形状。

特别强调了机器人的自适应能力，包括柔性的机械臂和可变形的履带系统，这些设计使得机器人能够在不同类型的管道中灵活运动。

本文还进行了详尽的运动分析，包括机器人在管道内的运动学模型和动力学模型。

通过仿真和实验验证了机器人设计的有效性和适应性。

本文讨论了该设计的潜在应用场景和未来发展方向，旨在为管道机器人的进一步研究和应用提供理论和实践基础。

2. 相关工作与研究现状自适应能力管道机器人的设计与运动分析领域，首先需要回顾管道机器人的发展历程及其分类。

传统管道机器人主要分为轮式、履带式和蠕动式等几种类型。

轮式和履带式机器人在直线管道中表现良好，但在弯曲管道中则受到限制。

蠕动式机器人虽能适应复杂管道，但其速度和稳定性有待提高。

近年来，随着材料科学和驱动技术的进步，新型管道机器人如蛇形、折叠式等设计逐渐出现，它们在复杂管道中的自适应能力得到了显著提升。

驱动机制的创新：研究新型驱动方式，如形状记忆合金（SMA）、电活性聚合物（EAP）等，以提高机器人在不同环境下的自适应能力。

结构设计与优化：通过仿生学原理，设计出能适应复杂管道环境的机器人结构，如模仿蛇类的运动方式等。

传感器与控制系统的集成：开发集成化的传感器和控制系统，使机器人能够实时感知环境变化并作出相应调整。

运动学分析与仿真：运用计算力学和动力学原理，对机器人在不同管道环境中的运动进行建模与分析，优化其运动策略。

211151056_圆形管道机器人的机构设计与运动分析

轨迹点相对于管道中心位置运动轨迹为起始点下降上升靠近管道中心位置从姿态变化图看出轨迹点沿 D方向偏移较小
!%#
=@#
式中" '为转动摩擦系数& <为机器人运动的总
牵引力& <=和 <=% 为机器人主动驱动轮和被动驱动轮与管壁接触的牵引力& "=为主驱动轮系输出扭矩& N为驱动轮转动半径& 机器人放入水平
管道内" !为机器人在管道中重心偏距引起的转
动扭矩& 1为机器人转动半径& I为机器人转动
惯量& P-为机器人转动角加速度%
%管道内径在机器人变径范围以内取管道内径 (%$ KK 机器人初始位姿以近似机器人姿态角 $Z或 #W$Z放入管道内如图 * 所示
图 *!机器人位姿变化
Copyright©博看网. All Rights Reserved.
#$.
重型机械!! !!!!!!!!!!!!!!!!%$%( 7+)%
究方向( 机器人$ 军用特种装备$ 动力学%
率下降" 严重时能使作业流程中断" 造成重大经济损失" 甚至发生恶性事故% 管道架设在高空或者深埋地下" 并且部分管道内径很小" 给管道内部情况探测及清理带来很大困难%
管道机器人作为一种有效的探测设备" 可以
深入人类无法到达的狭小空间内执行勘察任务,#- " 国内外对管道机器人开展了大量的研究% 管道机器人产品方面国外加拿大 T5MVAM5U0?EJ4D?@ 公司开发了多款履带式管道机器人" 而国内轮式管道检测机器人产品较为成熟%

管道机器人弯管通过性的分析_吴洪冲

吴洪冲 ,雷秀 (内蒙古工业大学 ,内蒙古呼和浩特 010051)
摘要 :讨论了管道机器人的数学模型 ,并且对垂直弯管和分支管道的通过性做了分析。通过建立机器人的几何方程 ,使得机器人可能通过各种弯管。其结果可对机器人的动静态特性研究提供一定的参考。关键词 :管道机器人 ;数学模型 ;移动方式中图分类号 : TP242. 2 文献标识码 :A 文章编号 :167125276 (2007) 0420057203
m
+
d 2
)
cosα,
(
R
-
m+
d 2
)
sinα]
;
· 58 ·
http :// ZZHD. chinajournal. net. cn E2mail : ZZHD @chinajournal. net. cn 《机械制造与自动化》
·机械制造与研究· 吴洪冲 ,等·管道机器人弯管通过性的分析
a) 机器人的直径小于管径的一半即 : 0 < d ≤
D/ 2 ( D 为管径) ;
b) 机器人的直径大于管径的一半或小于管径 ,即 :
D/ 2 < d < D 。
在 a) 情况下 ,如图 1 (a) 所示又分两种情况 ,即 :1) 当
d ≠ D/ 2 时 ;当 2) d = D/ 2 时 :在 1) 的情况下 :直径 d 应
管道系统中常见的典型管道有水平直管、竖直管、弯管、支管和异径管等。目前大部分管道机器人可以轻松地通过水平直管及在倾斜度为 30°以内的上升管道内爬动。对于弯管、支管、异径管等管道 ,机器人的设计必须满足管道的几何条件限制 ,否则不可能成功通过这些管道。曲率半径是这些管道对机器人最主要的条件限制 ,在一定的曲率半径下 ,太细长或太短粗的机器人都容易在管道内卡死 ,使之不能通过管道。

履带式管道巡检修复机器人弯管通过性研究

2023年第47卷第4期Journal of Mechanical Transmission履带式管道巡检修复机器人弯管通过性研究李健1闫宏伟1刘翼1寇子明2张登崤3（1 中北大学机械工程学院，山西太原030051）（2 太原理工大学机械与运载工程学院，山西太原030024）（3 山西宏安翔科技股份有限公司，山西运城044000）摘要管道在能源的运输方面具有重要的作用，其安全、合理、稳定的运行具有重要的意义。

以DN250~350 mm的油气管道为主要应用场景，设计了一种以丝杆螺母变径机构达到自适应目的的履带式管道巡检修复机器人。

该履带式管道巡检修复机器人分为驱动单元、检测单元、连接单元和隔离修复单元。

通过几何分析研究管道几何约束对弯管通过性的影响可知，当该机器人组成单元的长度小于452.88 mm时，从几何约束角度分析可以通过弯管；运用坐标转化法对机器人运行过程进行了运动状态分析，研究该管道机器人的运动特性，得到该机器人的速度方程。

由分析可知，履带式机器人采用3履带差速特性的方式通过弯管时运动更加平稳。

采用仿真分析的方式，验证了其对弯曲管道形态的通过性。

该研究可为油气管道的稳定巡检、应急安防与处理处置提供参考。

关键词油气管道履带式巡检修复弯管通过性Adams仿真分析Research on the Elbow Passing Ability of Crawler Pipeline Inspection and Repair Robots Li Jian1Yan Hongwei1Liu Yi1Kou Ziming2Zhang Dengxiao3(1 School of Mechanical Engineering, North University of China, Taiyuan 030051, China)（2 College of Mechanical and Vehicle Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan 030024, China）（3 Shanxi Hong'anxiang Technology Co., Ltd., Yuncheng 044000, China）Abstract The pipeline plays an important role in the transportation of energy, and its safe, reasonable and stable operation is of great significance. This study takes DN250-350 mm oil and gas pipelines as the main application scenario, and plans to design a crawler-type pipeline inspection and repair robots that use a screw nut reducing mechanism to achieve diameter reduction to achieve self-adaptive purposes. The crawler-type pipeline inspection and repair robot can be divided into a drive unit, a detection unit, a connection unit and an isolation repair unit. When the length of the constituent unit of the robot is less than 452.88 mm, it can pass through the elbow from the analysis of geometric constraints. The speed equation of the robot can be obtained by analyzing the motion state of the robot during the running process by the coordinate transformation method. The crawler robot moves more smoothly when passing through the bend with the 3-track differential characteristic. By means of simulation analysis and experimental verification, the passing ability of the elbow is verified. The research on the passing ability of the crawler-type pipeline inspection and repair robot can provide some references for the stable inspection, emergency security and treatment of oil and gas pipelines.Key words Oil and gas pipelines Crawler type Inspection and repair Elbow passing performance Adams simulation analysis0 引言油气管道是油气能源的主要输送工具，随着使用年限增加，由于自然损坏、人为干扰或流体腐蚀等多种因素的影响，极易在流体输送过程中发生裂纹或破损等现象，若不能及时检测，一旦发生事故，就会对人们的生产生活造成巨大的影响[1-3]。