鏈?zhǔn)蕉鄦卧艿罊C(jī)器人動(dòng)力學(xué)特性研究.pdf

1、鏈?zhǔn)蕉鄦卧屋喪焦艿罊C(jī)器人系統(tǒng)可以高效經(jīng)濟(jì)地完成管道質(zhì)量檢測(cè)、故障診斷以及維護(hù)修復(fù)等作業(yè),在工程管道內(nèi)應(yīng)用廣泛。實(shí)現(xiàn)管道機(jī)器人系統(tǒng)柔順地通過(guò)管道環(huán)境、自身攜帶有限能源的預(yù)知與合理分配、減輕支撐輪的摩擦磨損等目標(biāo),都與機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性有直接關(guān)系。
　　本文基于支撐輪式管道機(jī)器人的典型樣機(jī),建立鏈?zhǔn)蕉鄦卧艿罊C(jī)器人系統(tǒng)的通用物理模型,該通用物理模型包含支撐輪式管道機(jī)器人的共性與主要特點(diǎn)?？紤]支撐輪尺寸,建立管道機(jī)器人系統(tǒng)的彎管

2、運(yùn)行位姿模型;在此基礎(chǔ)上,分析并得到機(jī)器人系統(tǒng)通過(guò)彎管過(guò)程中各個(gè)支撐輪的理論速比關(guān)系。分析驅(qū)動(dòng)單元可能輸出的牽引力,并通過(guò)對(duì)任意單元體的受力情況分析,建立機(jī)器人的靜力平衡方程與存在轉(zhuǎn)體力矩的平衡方程?；诶碚撨M(jìn)行相應(yīng)的算例分析。
　　將鏈?zhǔn)蕉鄦卧艿罊C(jī)器人系統(tǒng)看作是多剛體系統(tǒng),基于多剛體系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)的拉格朗日方法建立動(dòng)力學(xué)模型。建立不考慮管道約束作用的基本動(dòng)力學(xué)方程后,通過(guò)拉格朗日乘子在基本動(dòng)力學(xué)方程中添加管道接觸作用力而得到完整動(dòng)

3、力學(xué)方程;從管道接觸約束的切向與法向來(lái)建立接觸-分離、粘滯-滑移接觸狀態(tài)的互補(bǔ)特征。最終,化簡(jiǎn)得到一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)形式的線性互補(bǔ)問(wèn)題,通過(guò)對(duì)該線性互補(bǔ)問(wèn)題求解即可得到機(jī)器人系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)特性。對(duì)管道機(jī)器人在直管內(nèi)勻速運(yùn)行情況下進(jìn)行算例分析。
　　基于虛擬樣機(jī)技術(shù),采用ADAMS建立管道機(jī)器人系統(tǒng)的虛擬樣機(jī)模型與管道環(huán)境。在不同姿態(tài)角下,將理論角速度作為驅(qū)動(dòng)單元驅(qū)動(dòng)輪的輸入角速度,判斷各驅(qū)動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)狀態(tài),通過(guò)仿真分析,得到管道內(nèi)各個(gè)支撐輪與管