本文關(guān)鍵詞：管道清潔機器人通過性研究　出處：《蘭州理工大學》2016年碩士論文　論文類型：學位論文

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【摘要】：隨著工業(yè)管道的大量使用,管道需要檢測、維修、清理亟待解決,而管道是一種特殊環(huán)境,其特點是空間狹小,存在大量的非結(jié)構(gòu)性管道,長期使用會造成堵塞,需定期清理,傳統(tǒng)的人工清理維修顯得極不現(xiàn)實,管道機器人在這方面的應用很有必要性。經(jīng)過數(shù)十年的發(fā)展,管道機器人技術(shù)取得了長足的進步,但是距離實際應用還有一定距離,目前的管道機器人通過性主要局限在直管且智能化程度不高,對彎管,變徑管,T型管的通過性就顯得力不從心。本文著重對管道機器人在管道內(nèi)的通過性進行了研究。論文的主要工作如下:(1)在查閱和掌握大量管道機器人相關(guān)文獻和資料的基礎(chǔ)上,并結(jié)合管道環(huán)境特點及作業(yè)需求,通過綜合對比分析,設計了新型的管道清潔機器人本體結(jié)構(gòu),最后基于PRO/E軟件對機器人進行了參數(shù)化建模。(2)對管道機器人的運動學和動力學問題進行了詳細的分析研究,包括機器人的管內(nèi)運動阻力、姿態(tài)偏轉(zhuǎn)、徑向調(diào)節(jié)運動、越障能力等問題。對于變徑機構(gòu),先建立其運動學、動力學方程,求得各個關(guān)節(jié)的速度、加速度、反力,基于Matlab/Simulink建立了仿真模型,對其進行了運動學、動力學仿真。(3)對彎管、T型管進行了幾何描述,并建立彎管數(shù)學模型和T型管的幾何模型;推導出機器人通過彎管、T型管所要滿足的運動條件,得出機器人在通過彎管、變徑管、T型管時,需滿足相應的運動條件;根據(jù)機器人行走機構(gòu)與管壁的運動干涉問題,對行走機構(gòu)進行了改進,并建立行走機構(gòu)的運動學、動力學方程,對其進行了仿真。(4)基于ADAMS軟件對機器人在直管、變徑管、彎管的運動和受力進行了仿真分析,并對機器人在直管中彈簧預緊力和牽引力進行了仿真分析,得出機器人運動的位移、速度、加速度、力矩等曲線,仿真結(jié)果表明所設計的機器人可以順利通過這三種類型的管道。
[Abstract]:With the extensive use of industrial pipelines, pipelines need to be detected, repaired and cleaned. Pipeline is a special environment, which is characterized by a small space, there are a large number of non-structural pipelines. Long-term use will cause blockage, need to be cleaned regularly, the traditional manual cleaning and maintenance is very unrealistic, pipeline robot in this area is very necessary. After decades of development. Pipeline robot technology has made considerable progress, but there is still a certain distance from the actual application, the current pipeline robot is mainly confined in the straight pipe and intelligent degree is not high, bend pipe, variable diameter pipe. In this paper, the transmissivity of the pipeline robot in the pipeline is studied. The main work of this paper is as follows: 1). On the basis of consulting and mastering a large number of related documents and materials of pipeline robot. Combined with the characteristics of pipeline environment and operational requirements, a new structure of pipeline cleaning robot is designed through comprehensive comparison and analysis. Finally, the kinematics and dynamics of the pipeline robot are analyzed and studied in detail based on the parameterized modeling of the robot based on PRO/E software, including the kinematic resistance of the robot in the pipe. For the variable diameter mechanism, the kinematics and dynamics equations are established to obtain the velocity, acceleration and reaction force of each joint. The simulation model based on Matlab/Simulink is established, and the kinematics and dynamics simulation are carried out. The mathematical model and the geometry model of T-tube are established. The motion conditions of the robot through the T tube are deduced, and the corresponding motion conditions are obtained when the robot passes through the bend tube and the variable diameter tube. According to the motion interference between the walking mechanism and the pipe wall of the robot, the kinematics and dynamics equations of the walking mechanism have been improved, and the kinematics and dynamics equations of the walking mechanism have been established. Based on ADAMS software, the motion and force of robot in straight pipe, variable diameter tube and bend pipe are simulated and analyzed. The spring pretension force and traction force in the straight tube are simulated and analyzed, and the displacement, velocity, acceleration and torque curves of the robot movement are obtained. The simulation results show that the designed robot can pass through these three types of pipelines smoothly.
【學位授予單位】：蘭州理工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242

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本文編號：1413116