管道內(nèi)表面處理機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計及運動穩(wěn)定性研究.pdf

1、管道機器人是一種可沿管道內(nèi)部自動行走，具有一種或多種傳感器及操作機械（如機械手、噴槍等），在操作人員的遙控操作或自動控制下，能夠進行一系列管道作業(yè)的機—電—儀一體化系統(tǒng)。它常用于石油、化工、核工業(yè)、城建等多種工程管道的質(zhì)量檢測、焊接、維修等。 本文首先對管道機器人的國內(nèi)外科研進展情況進行較為全面和詳實的介紹，指出當(dāng)今管道機器人的研究及使用中存在的主要問題，闡述研究管道內(nèi)表面處理機器人的意義，并對管道內(nèi)表面處理機器人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計提

2、出具體要求。明確本課題的研究方向。 針對課題要求，就管道機器人自適應(yīng)管徑的調(diào)節(jié)方式，本文闡述蝸輪—蝸桿、升降機及絲杠螺母副三種調(diào)節(jié)方式的總體設(shè)計方案，并做詳細的靜力學(xué)分析，且計算驅(qū)動力和移動速度。在保證管道機器人牽引力Fq=125kg的前提下，從結(jié)構(gòu)及性能上對以上三種機構(gòu)做對比分析，最終確定管道機器人調(diào)節(jié)機構(gòu)設(shè)計方案，并借助Matlab動力學(xué)分析軟件進行仿真，找出管道機器人自適應(yīng)管徑的范圍。 本文設(shè)計的管道內(nèi)表面處理機器

3、人，采用三組SD系列交流伺服電動機與蝸輪蝸桿傳動裝置，通過控制三組電機順序協(xié)調(diào)動作，實現(xiàn)機器人的前進與后退。在實現(xiàn)機器人最終運行速度在80mm/s的前提下，利用Pro/Engineer及AutoCAD-2006軟件設(shè)計、校核主要的機構(gòu)，并構(gòu)建管道機器人虛擬樣機，同時研究機器人在管道中運動時的驅(qū)動負載受力情況，以及支撐結(jié)構(gòu)適應(yīng)管徑變化的力學(xué)調(diào)節(jié)特性。 最后，在分析影響機器人管內(nèi)運動穩(wěn)定性因素的基礎(chǔ)上，建立機器人管內(nèi)受限接觸力學(xué)模型