本文關(guān)鍵詞：差動(dòng)式自適應(yīng)管道機(jī)器人的設(shè)計(jì)與研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：當(dāng)前管道運(yùn)輸作為一種高效、安全、環(huán)保的物資輸送方式被人們所廣泛應(yīng)用。管道在使用過(guò)程中不可避免的出現(xiàn)老化、腐蝕、開(kāi)裂等問(wèn)題,為了滿(mǎn)足對(duì)管道進(jìn)行維護(hù)和檢測(cè)的需求,管道機(jī)器人隨之產(chǎn)生,它廣泛的應(yīng)用于管道內(nèi)部清理、異物探測(cè)、缺陷探傷等諸多方面。隨著管道的應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展,對(duì)管道機(jī)器人管內(nèi)作業(yè)的要求也逐漸提高。因此設(shè)計(jì)環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)、驅(qū)動(dòng)效率高、運(yùn)行靈活的管道機(jī)器人成為機(jī)器人研究的一個(gè)重點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在管道內(nèi)部的高效作業(yè),設(shè)計(jì)了一種采用單電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)并具有自主差動(dòng)特性和自適應(yīng)變徑特性的管道機(jī)器人系統(tǒng)。管道機(jī)器人采用差動(dòng)式速度輸出結(jié)構(gòu),使機(jī)器人在彎管中行進(jìn)時(shí),可以經(jīng)由差動(dòng)機(jī)構(gòu)自主調(diào)節(jié)各個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速,進(jìn)而消除驅(qū)動(dòng)輪與管壁之間由于位移差所產(chǎn)生的相對(duì)滑動(dòng);機(jī)器人將外部支撐輪與彈簧機(jī)構(gòu)相配合,組合成可變徑的機(jī)械結(jié)構(gòu),當(dāng)機(jī)器人在管道內(nèi)部運(yùn)行中遭遇障礙物或有一定尺寸的管徑變化時(shí),機(jī)器人能夠利用變徑機(jī)構(gòu)來(lái)適應(yīng)外部環(huán)境的改變。機(jī)器人擁有的六個(gè)輪子,采用前三輪輔助支撐、后三輪驅(qū)動(dòng)的配置方式同時(shí)作用于管壁,進(jìn)而保證機(jī)器人在不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的管道環(huán)境中作業(yè)的穩(wěn)定性。本文通過(guò)對(duì)機(jī)器人結(jié)構(gòu)的分析,理論推導(dǎo)管道機(jī)器人變徑機(jī)構(gòu)工作狀態(tài)受力方程,得出機(jī)器人運(yùn)行時(shí)驅(qū)動(dòng)輪與管道內(nèi)壁之間的力學(xué)關(guān)系。構(gòu)建機(jī)器人在管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)位姿模型,研究機(jī)器人在不同位姿條件下通過(guò)彎管時(shí)的整體運(yùn)動(dòng)特性和內(nèi)部傳動(dòng)特性,得出模型運(yùn)動(dòng)過(guò)程中驅(qū)動(dòng)輪角速度與其他變量之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。分析各個(gè)差動(dòng)輪系輸出軸之間的力矩關(guān)系與轉(zhuǎn)速關(guān)系,進(jìn)而說(shuō)明差動(dòng)式自適應(yīng)管道機(jī)器人通過(guò)彎管時(shí)能夠?qū)崿F(xiàn)相應(yīng)的自主差速,并且沒(méi)有寄生功率產(chǎn)生。運(yùn)用三維設(shè)計(jì)軟件完成差動(dòng)式自適應(yīng)管道機(jī)器人的三維實(shí)體設(shè)計(jì),進(jìn)行結(jié)構(gòu)的合理性分析,使用機(jī)械動(dòng)力學(xué)分析軟件建立機(jī)器人在彎管和變徑管中運(yùn)行的虛擬樣機(jī)模型,通過(guò)仿真分析對(duì)機(jī)器人的自主差動(dòng)特性和自適應(yīng)變徑特性進(jìn)行驗(yàn)證。說(shuō)明理論推導(dǎo)及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的正確性。
【關(guān)鍵詞】：差速機(jī)構(gòu) 管道機(jī)器人 變徑機(jī)構(gòu) 傳動(dòng)特性
【學(xué)位授予單位】：沈陽(yáng)理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TP242
【目錄】：

• 摘要6-7
• Abstract7-12
• 第1章 緒論12-29
• 1.1 本課題研究目的和意義12-13
• 1.2 國(guó)內(nèi)外管道作業(yè)機(jī)器人技術(shù)綜述13-27
• 1.2.1 介質(zhì)壓差式管道機(jī)器人14-17
• 1.2.2 輪式管道機(jī)器人17-21
• 1.2.3 螺旋驅(qū)動(dòng)式管道機(jī)器人21-22
• 1.2.4 履帶式管道機(jī)器人22-24
• 1.2.5 其他結(jié)構(gòu)形式的管道機(jī)器人24-27
• 1.3 研究目標(biāo)、研究?jī)?nèi)容和擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題27-29
• 1.3.1 研究目標(biāo)27
• 1.3.2 研究?jī)?nèi)容27-28
• 1.3.3 擬解決的關(guān)鍵問(wèn)題28-29
• 第2章 差動(dòng)式自適應(yīng)管道機(jī)器人的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)29-36
• 2.1 引言29
• 2.2 管道機(jī)器人的設(shè)計(jì)構(gòu)思29-30
• 2.2.1 管道機(jī)器人的設(shè)計(jì)要求29-30
• 2.2.2 管道機(jī)器人的模塊化設(shè)計(jì)理念與結(jié)構(gòu)特點(diǎn)30
• 2.3 管道機(jī)器人實(shí)體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)30-35
• 2.3.1 管道機(jī)器人的內(nèi)部差動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)體設(shè)計(jì)31-32
• 2.3.2 管道機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)輪變徑機(jī)構(gòu)實(shí)體設(shè)計(jì)32-34
• 2.3.3 管道機(jī)器人的輔助支撐輪變徑機(jī)構(gòu)34
• 2.3.4 管道機(jī)器人的殼體結(jié)構(gòu)34-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第3章 差動(dòng)式自適應(yīng)管道機(jī)器人內(nèi)部傳動(dòng)及管內(nèi)運(yùn)動(dòng)分析36-46
• 3.1 引言36
• 3.2 管道機(jī)器人內(nèi)部傳動(dòng)分析36-39
• 3.2.1 機(jī)器人內(nèi)部差動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)原理分析36-38
• 3.2.2 機(jī)器人內(nèi)部差動(dòng)機(jī)構(gòu)的齒輪間作用力分析38-39
• 3.3 管道機(jī)器人管內(nèi)運(yùn)動(dòng)分析39-45
• 3.3.1 機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)尺寸與管道幾何參數(shù)間的關(guān)系39-41
• 3.3.2 機(jī)器人的對(duì)比狀態(tài)模型管內(nèi)運(yùn)動(dòng)分析41-42
• 3.3.3 機(jī)器人在管內(nèi)的姿態(tài)分析42
• 3.3.4 機(jī)器人在彎管內(nèi)的運(yùn)動(dòng)模型分析42-45
• 3.4 本章小結(jié)45-46
• 第4章 差動(dòng)式自適應(yīng)管道機(jī)器人驅(qū)動(dòng)特性分析46-54
• 4.1 引言46
• 4.2 管道機(jī)器人電機(jī)的選取46-47
• 4.2.1 電機(jī)選型前的計(jì)算46-47
• 4.2.2 電機(jī)型號(hào)的選擇47
• 4.3 管道機(jī)器人驅(qū)動(dòng)輪自適應(yīng)變徑機(jī)構(gòu)的分析47-52
• 4.3.1 單個(gè)驅(qū)動(dòng)輪自適應(yīng)變徑機(jī)構(gòu)的力學(xué)研究47-49
• 4.3.2 驅(qū)動(dòng)輪自適應(yīng)變徑機(jī)構(gòu)的總體力學(xué)分析49-52
• 4.4 管道機(jī)器人驅(qū)動(dòng)輪越障能力分析52-54
• 4.5 本章小結(jié)54
• 第5章 差動(dòng)式自適應(yīng)管道機(jī)器人的仿真分析54-64
• 5.1 引言54
• 5.2 管道機(jī)器人的虛擬樣機(jī)模型構(gòu)建54-56
• 5.2.1 管道機(jī)器人三維靜態(tài)模型的建立54-55
• 5.2.2 管道機(jī)器人三維靜態(tài)模型在ADAMS中的處理55-56
• 5.3 管道機(jī)器人驅(qū)動(dòng)輪變徑機(jī)構(gòu)的自適應(yīng)性仿真56-57
• 5.4 管道機(jī)器人的越障能力仿真57-58
• 5.5 管道機(jī)器人的彎管通過(guò)性仿真58-63
• 5.5.1 第一種位姿角狀況：ψ=60°59-61
• 5.5.2 第二種位姿角度狀況：ψ=30°61-62
• 5.5.3 第三種位姿角度狀況：ψ=90°62-63
• 5.6 本章小結(jié)63-64
• 結(jié)論64-66
• 參考文獻(xiàn)66-72
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文和取得的科研成果72-73
• 致謝73-74

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