可重構(gòu)式排水管道機器人結(jié)構(gòu)研究與動力學分析
發(fā)布時間：2021-02-21 23:09
城市排水管道是現(xiàn)代城市必不可少的基礎(chǔ)設(shè)施,是城市排污去垢的主要方式,但是城市排水管道常常發(fā)生堵塞。國內(nèi)排水管道在發(fā)生堵塞時,常常采用人工清淤和疏通,而排水管道內(nèi)充滿污水和大量的有害氣體,對管道清理工人的身體傷害極大,所以設(shè)計一種用于城市排水管道的檢測、清淤和穿纜的管道機器人就具有重要的意義。本文介紹了國內(nèi)排水管道機器人的發(fā)展現(xiàn)狀,分析了各類管道機器人的技術(shù)特點,在充分結(jié)合課題要求和參考國內(nèi)外相關(guān)的技術(shù)的情況下,提出了排水管道機器人的總體設(shè)計方案。管道機器人采用可重構(gòu)模塊化設(shè)計,各模塊之間可以自由重構(gòu)成不同的構(gòu)型。模塊間使用自調(diào)節(jié)裝置連接,能適應(yīng)不同管徑的排水管道。由于管道機器人采用可重構(gòu)式設(shè)計,其可以根據(jù)任務(wù)和環(huán)境的變化而改變其構(gòu)型。左右履帶模塊由完整的驅(qū)動裝置、傳動裝置、行進裝置和控制裝置組成,可以作為單模塊機器人實現(xiàn)對管道的檢測功能。左右模塊對接可以重構(gòu)成雙模塊機器人,雙模塊機器人可以實現(xiàn)穿纜、檢測功能。左右箱體可以通過自調(diào)節(jié)裝置與中間箱體連接,形成三模塊機器人,實現(xiàn)對管道的穿纜、檢測和清淤功能。三模塊機器人可以通過自調(diào)節(jié)裝置實現(xiàn)±30°傾角的調(diào)節(jié)。管道機器人通過重構(gòu)裝置,可以對2...
【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：102 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
T66機器人
哈爾濱工程大學碩士學位論文4圖1.1T66機器人圖1.2“L”管機器人自調(diào)節(jié)管道機器人是指可以通過調(diào)節(jié)本體的結(jié)構(gòu)，改變機器人的尺寸，自動適應(yīng)管徑變化的機器人，機器人自適應(yīng)裝置也稱為變徑機構(gòu)，自調(diào)節(jié)機器適用性比車型式機器人強。上海交通大學的研究團隊發(fā)明一種可以自調(diào)節(jié)的管道機器人，該機器人主要用于管道的驗收和檢測。如圖1.3所示，機器人有三組行進鏈輪，鏈輪通過平面四桿機構(gòu)與機器人本體連接，機器人可由變形電機驅(qū)動三組四桿機構(gòu)發(fā)生變形，從而實現(xiàn)機器人的自調(diào)節(jié),試驗樣機結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強，但是不具備轉(zhuǎn)向能力，只能適用于直管道，功能單一[12]。韓國S.Roh教授與其團隊成功研制了MRINSPECT輪式自調(diào)節(jié)管道機器人，如圖1.4所示，MRINSPECT系列管道機器人采有三組車輪作為行進方式，機器人采用有纜傳輸，由一根高強度抗拉的電纜傳輸能源和通信[13]。MRINSPECT機器人的支撐輪與本體之間由彈性材料連接，當管徑變化時，可以改變壓縮機器人彈性材料的壓縮量來改變機器人的直徑，自動適應(yīng)不同管徑的管道，但是機器人適應(yīng)管徑的范圍較小，適用性較小，并且由于電機輸出功率小，機器人工作半徑非常校圖1.3單電機全驅(qū)動試驗樣機圖1.4MRINSPECT機器人1.3.2履帶式管道機器人履帶是在輪式延伸發(fā)展而來的，履帶式管道機器人采用履帶作為行進方式，履帶與支撐面的接觸面積大，產(chǎn)生的附著力很大，具有輪式機器人無法比擬的越障性能[14]。但履帶機器人的驅(qū)動機構(gòu)臃腫復雜，還需要安裝張緊機構(gòu)，導致機器人的結(jié)構(gòu)復雜。履帶機器人尺寸一般比輪式機器人要大，一般不適用于管徑較小的管道，適用范圍比輪式機
哈爾濱工程大學碩士學位論文4圖1.1T66機器人圖1.2“L”管機器人自調(diào)節(jié)管道機器人是指可以通過調(diào)節(jié)本體的結(jié)構(gòu)，改變機器人的尺寸，自動適應(yīng)管徑變化的機器人，機器人自適應(yīng)裝置也稱為變徑機構(gòu)，自調(diào)節(jié)機器適用性比車型式機器人強。上海交通大學的研究團隊發(fā)明一種可以自調(diào)節(jié)的管道機器人，該機器人主要用于管道的驗收和檢測。如圖1.3所示，機器人有三組行進鏈輪，鏈輪通過平面四桿機構(gòu)與機器人本體連接，機器人可由變形電機驅(qū)動三組四桿機構(gòu)發(fā)生變形，從而實現(xiàn)機器人的自調(diào)節(jié),試驗樣機結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強，但是不具備轉(zhuǎn)向能力，只能適用于直管道，功能單一[12]。韓國S.Roh教授與其團隊成功研制了MRINSPECT輪式自調(diào)節(jié)管道機器人，如圖1.4所示，MRINSPECT系列管道機器人采有三組車輪作為行進方式，機器人采用有纜傳輸，由一根高強度抗拉的電纜傳輸能源和通信[13]。MRINSPECT機器人的支撐輪與本體之間由彈性材料連接，當管徑變化時，可以改變壓縮機器人彈性材料的壓縮量來改變機器人的直徑，自動適應(yīng)不同管徑的管道，但是機器人適應(yīng)管徑的范圍較小，適用性較小，并且由于電機輸出功率小，機器人工作半徑非常校圖1.3單電機全驅(qū)動試驗樣機圖1.4MRINSPECT機器人1.3.2履帶式管道機器人履帶是在輪式延伸發(fā)展而來的，履帶式管道機器人采用履帶作為行進方式，履帶與支撐面的接觸面積大，產(chǎn)生的附著力很大，具有輪式機器人無法比擬的越障性能[14]。但履帶機器人的驅(qū)動機構(gòu)臃腫復雜，還需要安裝張緊機構(gòu)，導致機器人的結(jié)構(gòu)復雜。履帶機器人尺寸一般比輪式機器人要大，一般不適用于管徑較小的管道，適用范圍比輪式機
【參考文獻】：
期刊論文
[1]深海高壓環(huán)境下O形密封圈的密封性能研究[J]. 劉鵬,宋文杰,蔣慶林,李新娟. 液壓與氣動. 2017(04)
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[3]一種管道機器人的機構(gòu)設(shè)計[J]. 王智慧. 工業(yè)設(shè)計. 2016(05)
[4]Axiomatic design method to design a screw drive in-pipe robot passing through varied curved pipes[J]. LI Te,MA ShuGen,LI Bin,WANG MingHui,WANG YueChao. Science China（Technological Sciences）. 2016(02)
[5]考慮履刺形狀的履帶板土壤推力研究[J]. 楊聰彬,董明明,顧亮,李強,高曉東. 北京理工大學學報. 2015(11)
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[8]Modeling and Simulation of the Tracked Pipe Duct Cleaning Robot Based on the Pro/Engingeer and RecurDyn[J]. CAI Chang-liang. International Journal of Plant Engineering and Management. 2014(03)
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[10]汽車變速箱齒輪軸的模態(tài)優(yōu)化分析[J]. 李志剛,賈慧芳,李剛. 機械設(shè)計與制造. 2014(06)
博士論文
[1]基于履帶—地面耦合系統(tǒng)的低速履帶車輛通過性研究[D]. 姚禹.吉林大學 2016
[2]高速履帶與軟地面附著特性與優(yōu)化研究[D]. 楊聰彬.北京理工大學 2015
[3]城市混合道路行駛工況的構(gòu)建研究[D]. 姜平.合肥工業(yè)大學 2011
[4]自主鎖止蠕動式微小管道機器人關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 徐從啟.國防科學技術(shù)大學 2010
碩士論文
[1]高爐煤氣管道壁厚檢測機器人機構(gòu)研究[D]. 竇劉良.華北理工大學 2016
[2]橡膠彈性元件疲勞壽命分析與優(yōu)化方法研究[D]. 李志超.湖南工業(yè)大學 2015
[3]牽引式排水管道清淤機器人的研究[D]. 馬利平.華北理工大學 2015
[4]自主式排水管道清淤機器人的研究[D]. 么鴻鵬.華北理工大學 2015
[5]摩擦與嚙合復合傳動V帶動力學仿真與試驗研究[D]. 楊秀光.長春理工大學 2014
[6]活塞式氣泵往復密封技術(shù)研究[D]. 呂立生.北華航天工業(yè)學院 2014
[7]基于水田土壤力學特性的車輛通過性研究[D]. 劉一.南京農(nóng)業(yè)大學 2014
[8]輪邊驅(qū)動電動汽車高速齒輪系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D]. 李登辰.青島科技大學 2014
[9]基于附加彈性塊的面齒輪傳動扭轉(zhuǎn)振動特性分析及試驗驗證[D]. 黃鵬.南京航空航天大學 2014
[10]基于地面力學的履帶式機器人牽引特性研究[D]. 薛福成.哈爾濱工業(yè)大學 2013
本文編號：3045057
【文章來源】：哈爾濱工程大學黑龍江省 211工程院校
【文章頁數(shù)】：102 頁
【學位級別】：碩士
【部分圖文】：
T66機器人
哈爾濱工程大學碩士學位論文4圖1.1T66機器人圖1.2“L”管機器人自調(diào)節(jié)管道機器人是指可以通過調(diào)節(jié)本體的結(jié)構(gòu)，改變機器人的尺寸，自動適應(yīng)管徑變化的機器人，機器人自適應(yīng)裝置也稱為變徑機構(gòu)，自調(diào)節(jié)機器適用性比車型式機器人強。上海交通大學的研究團隊發(fā)明一種可以自調(diào)節(jié)的管道機器人，該機器人主要用于管道的驗收和檢測。如圖1.3所示，機器人有三組行進鏈輪，鏈輪通過平面四桿機構(gòu)與機器人本體連接，機器人可由變形電機驅(qū)動三組四桿機構(gòu)發(fā)生變形，從而實現(xiàn)機器人的自調(diào)節(jié),試驗樣機結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強，但是不具備轉(zhuǎn)向能力，只能適用于直管道，功能單一[12]。韓國S.Roh教授與其團隊成功研制了MRINSPECT輪式自調(diào)節(jié)管道機器人，如圖1.4所示，MRINSPECT系列管道機器人采有三組車輪作為行進方式，機器人采用有纜傳輸，由一根高強度抗拉的電纜傳輸能源和通信[13]。MRINSPECT機器人的支撐輪與本體之間由彈性材料連接，當管徑變化時，可以改變壓縮機器人彈性材料的壓縮量來改變機器人的直徑，自動適應(yīng)不同管徑的管道，但是機器人適應(yīng)管徑的范圍較小，適用性較小，并且由于電機輸出功率小，機器人工作半徑非常校圖1.3單電機全驅(qū)動試驗樣機圖1.4MRINSPECT機器人1.3.2履帶式管道機器人履帶是在輪式延伸發(fā)展而來的，履帶式管道機器人采用履帶作為行進方式，履帶與支撐面的接觸面積大，產(chǎn)生的附著力很大，具有輪式機器人無法比擬的越障性能[14]。但履帶機器人的驅(qū)動機構(gòu)臃腫復雜，還需要安裝張緊機構(gòu)，導致機器人的結(jié)構(gòu)復雜。履帶機器人尺寸一般比輪式機器人要大，一般不適用于管徑較小的管道，適用范圍比輪式機
哈爾濱工程大學碩士學位論文4圖1.1T66機器人圖1.2“L”管機器人自調(diào)節(jié)管道機器人是指可以通過調(diào)節(jié)本體的結(jié)構(gòu)，改變機器人的尺寸，自動適應(yīng)管徑變化的機器人，機器人自適應(yīng)裝置也稱為變徑機構(gòu)，自調(diào)節(jié)機器適用性比車型式機器人強。上海交通大學的研究團隊發(fā)明一種可以自調(diào)節(jié)的管道機器人，該機器人主要用于管道的驗收和檢測。如圖1.3所示，機器人有三組行進鏈輪，鏈輪通過平面四桿機構(gòu)與機器人本體連接，機器人可由變形電機驅(qū)動三組四桿機構(gòu)發(fā)生變形，從而實現(xiàn)機器人的自調(diào)節(jié),試驗樣機結(jié)構(gòu)簡單，適應(yīng)性強，但是不具備轉(zhuǎn)向能力，只能適用于直管道，功能單一[12]。韓國S.Roh教授與其團隊成功研制了MRINSPECT輪式自調(diào)節(jié)管道機器人，如圖1.4所示，MRINSPECT系列管道機器人采有三組車輪作為行進方式，機器人采用有纜傳輸，由一根高強度抗拉的電纜傳輸能源和通信[13]。MRINSPECT機器人的支撐輪與本體之間由彈性材料連接，當管徑變化時，可以改變壓縮機器人彈性材料的壓縮量來改變機器人的直徑，自動適應(yīng)不同管徑的管道，但是機器人適應(yīng)管徑的范圍較小，適用性較小，并且由于電機輸出功率小，機器人工作半徑非常校圖1.3單電機全驅(qū)動試驗樣機圖1.4MRINSPECT機器人1.3.2履帶式管道機器人履帶是在輪式延伸發(fā)展而來的，履帶式管道機器人采用履帶作為行進方式，履帶與支撐面的接觸面積大，產(chǎn)生的附著力很大，具有輪式機器人無法比擬的越障性能[14]。但履帶機器人的驅(qū)動機構(gòu)臃腫復雜，還需要安裝張緊機構(gòu)，導致機器人的結(jié)構(gòu)復雜。履帶機器人尺寸一般比輪式機器人要大，一般不適用于管徑較小的管道，適用范圍比輪式機
【參考文獻】：
期刊論文
[1]深海高壓環(huán)境下O形密封圈的密封性能研究[J]. 劉鵬,宋文杰,蔣慶林,李新娟. 液壓與氣動. 2017(04)
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[4]自主鎖止蠕動式微小管道機器人關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 徐從啟.國防科學技術(shù)大學 2010
碩士論文
[1]高爐煤氣管道壁厚檢測機器人機構(gòu)研究[D]. 竇劉良.華北理工大學 2016
[2]橡膠彈性元件疲勞壽命分析與優(yōu)化方法研究[D]. 李志超.湖南工業(yè)大學 2015
[3]牽引式排水管道清淤機器人的研究[D]. 馬利平.華北理工大學 2015
[4]自主式排水管道清淤機器人的研究[D]. 么鴻鵬.華北理工大學 2015
[5]摩擦與嚙合復合傳動V帶動力學仿真與試驗研究[D]. 楊秀光.長春理工大學 2014
[6]活塞式氣泵往復密封技術(shù)研究[D]. 呂立生.北華航天工業(yè)學院 2014
[7]基于水田土壤力學特性的車輛通過性研究[D]. 劉一.南京農(nóng)業(yè)大學 2014
[8]輪邊驅(qū)動電動汽車高速齒輪系統(tǒng)的設(shè)計與研究[D]. 李登辰.青島科技大學 2014
[9]基于附加彈性塊的面齒輪傳動扭轉(zhuǎn)振動特性分析及試驗驗證[D]. 黃鵬.南京航空航天大學 2014
[10]基于地面力學的履帶式機器人牽引特性研究[D]. 薛福成.哈爾濱工業(yè)大學 2013
本文編號：3045057
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