流體驅(qū)動(dòng)式管道機(jī)器人驅(qū)動(dòng)特性研究.pdf

1、流體驅(qū)動(dòng)式管道機(jī)器人依靠首尾兩端流體介質(zhì)的壓力差實(shí)現(xiàn)自驅(qū)動(dòng)，很好地解決了能源供給問(wèn)題，尤其適合長(zhǎng)距離在役油氣管線的檢測(cè)作業(yè)。然而，此類(lèi)管道機(jī)器人多無(wú)自主行走能力，運(yùn)行過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)時(shí)走時(shí)停或時(shí)快時(shí)慢的速度波動(dòng)現(xiàn)象。速度波動(dòng)不僅會(huì)造成機(jī)器人本體的損傷，還會(huì)嚴(yán)重影響檢測(cè)數(shù)據(jù)的精度，甚至導(dǎo)致檢測(cè)數(shù)據(jù)不可用。本文在分析機(jī)器人速度波動(dòng)機(jī)理的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種具有速度控制功能的新型管道機(jī)器人驅(qū)動(dòng)單元，并對(duì)其驅(qū)動(dòng)特性進(jìn)行了理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。

2、　　本文分析了管道機(jī)器人速度波動(dòng)機(jī)理，確定了產(chǎn)生和維持速度波動(dòng)的主要原因。對(duì)機(jī)器人進(jìn)行動(dòng)力學(xué)分析，建立了機(jī)器人速度波動(dòng)的數(shù)學(xué)模型。通過(guò)數(shù)值仿真得到了機(jī)器人速度波動(dòng)特性曲線，確定了各參數(shù)對(duì)速度波動(dòng)的影響。
　　在理論分析的基礎(chǔ)上，提出了多種驅(qū)動(dòng)方案，包括振動(dòng)減摩方案，調(diào)節(jié)法向壓力方案和調(diào)節(jié)流體壓力差方案。引入了振動(dòng)減摩宏觀力學(xué)模型，建立了基于流體力學(xué)的節(jié)流調(diào)速理論模型。通過(guò)方案比較和優(yōu)選，將凸輪振動(dòng)減摩方案和雙盤(pán)節(jié)流調(diào)速方案綜合在一

3、起，使驅(qū)動(dòng)單元具備雙重速度調(diào)節(jié)功能。
　　完成了流體驅(qū)動(dòng)式管道機(jī)器人驅(qū)動(dòng)單元的設(shè)計(jì)和分析，利用三維設(shè)計(jì)軟件建立了驅(qū)動(dòng)單元整體裝配模型。分析了驅(qū)動(dòng)單元各系統(tǒng)的功能及工作原理，建立了振動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)模型，推導(dǎo)了流體驅(qū)動(dòng)力與節(jié)流盤(pán)開(kāi)口夾角的關(guān)系表達(dá)式，對(duì)輔助支撐系統(tǒng)進(jìn)行管徑適應(yīng)能力分析和整體受力分析。
　　搭建了流體驅(qū)動(dòng)式管道機(jī)器人驅(qū)動(dòng)特性實(shí)驗(yàn)平臺(tái)，完成了兩種簡(jiǎn)易原理樣機(jī)的設(shè)計(jì)和制作。通過(guò)振動(dòng)減摩性能實(shí)驗(yàn)和節(jié)流調(diào)速性能實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)