本文選題：管道機器人　切入點：姿態(tài)調(diào)節(jié)　出處：《合肥工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：管道廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)、農(nóng)業(yè)及日常生活,但由于自身缺陷和長時間受到振動、重壓、腐蝕等外部環(huán)境的影響,管道會不可避免地?fù)p壞,發(fā)生泄漏等問題。為了延長管道使用年限,保障管道運輸安全暢通,必須定期的對管道進(jìn)行檢測與維修。而現(xiàn)有的管道檢修機器人又大多姿態(tài)調(diào)節(jié)困難,避障能力較弱,彎管通過性能力較差。為了解決上述問題,本文提出了一種靈活性強,牽引力大,能快速調(diào)節(jié)姿態(tài)的四輪全驅(qū)式管道機器人,主要內(nèi)容如下:1.結(jié)合管道檢測機器人的功能要求與管道內(nèi)部環(huán)境,提出四輪全驅(qū)式管道機器人的總體設(shè)計方案,完成機器人驅(qū)動機構(gòu)、支撐機構(gòu)和轉(zhuǎn)向機構(gòu)等的設(shè)計;2.建立管道機器人在不同狀態(tài)下的動力學(xué)模型,分析機器人的牽引力和封閉力等力學(xué)特性;確定機器人的運動軌跡方程和轉(zhuǎn)向速比;分析機器人管道內(nèi)自轉(zhuǎn)體機制,提出相應(yīng)的抑制方法;3.建立支撐機構(gòu)的優(yōu)化模型,對支撐機構(gòu)的參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化;構(gòu)建管道機器人的仿真環(huán)境,并進(jìn)行最大牽引力,彎管通過性,姿態(tài)調(diào)節(jié)與避障的虛擬仿真;4.構(gòu)建管道機器人控制系統(tǒng),包括硬件系統(tǒng)和軟件系統(tǒng)的設(shè)計。硬件系統(tǒng)設(shè)計主要包括控制芯片、電機、驅(qū)動器等選型以及周圍硬件電路設(shè)計;軟件系統(tǒng)設(shè)計主要包括運動控制系統(tǒng)和通信系統(tǒng)設(shè)計以及人機交互界面的設(shè)計。5.研制管道機器人樣機,并搭建試驗平臺,進(jìn)行最大牽引力測試,驗證機器人的彎管通過性和越障能力等。通過對實驗數(shù)據(jù)的分析,對機器人的實用性、可靠性等指標(biāo)進(jìn)行評估,提出改善方案。
[Abstract]:Pipes are widely used in modern industry, agriculture and daily life, but due to their own defects and long time by the vibration, heavy pressure, corrosion and other external environment, pipeline will inevitably damage, In order to prolong the service life of the pipeline and ensure the safety and smooth transportation of the pipeline, it is necessary to inspect and maintain the pipeline on a regular basis. However, most of the existing pipeline maintenance robots are difficult to adjust their posture, and the ability to avoid obstacles is relatively weak. In order to solve the above problems, this paper presents a four-wheel full-drive pipeline robot with strong flexibility, great traction and fast attitude adjustment. The main contents are as follows: 1.Under the functional requirements of the pipeline detection robot and the internal environment of the pipeline, the overall design scheme of the four-wheel full-drive pipeline robot is put forward to complete the robot driving mechanism. The design of supporting mechanism and steering mechanism. 2. Establish the dynamic model of pipeline robot in different states, analyze the mechanical characteristics of robot, such as tractive force and closed force, determine the trajectory equation and steering speed ratio of the robot. This paper analyzes the mechanism of the robot's self-rotation in the pipeline, and puts forward the corresponding suppression method. 3. The optimization model of the supporting mechanism is established, the parameters of the supporting mechanism are optimized, the simulation environment of the pipeline robot is constructed, and the maximum tractive force is carried out, and the passage of the bend pipe is achieved. Virtual simulation of attitude adjustment and obstacle avoidance. 4. Design of pipeline robot control system, including hardware system and software system. Hardware system design mainly includes the selection of control chip, motor and driver, and the design of surrounding hardware circuit. The software system design mainly includes motion control system, communication system design and man-machine interface design. 5. The prototype of pipeline robot is developed, and the test platform is built to test the maximum tractive force. Through the analysis of the experimental data, the practicability and reliability of the robot are evaluated, and the improvement scheme is put forward.
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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