基于波动的管径自适应铰接体移动机器人

摘要

随着时代的发展，各种管道在工业和居民生活中应用越来越广泛，管道的检修和维护也成为急待解决的问题。同时机器人技术的发展，管道机器人的研究也越来越受到科学家和社会各界的关注，已取得了很大的成绩，由于一些原理和技术还不太成熟，还很难大面积应用和推广。 本项目是国家自然基金项目的一个子项目，研制和开发一种新型的可以在管道中行走的机器人。本论文首先分析国内外管道机器人的发展，结合本课题的要求和目标，提出了铰接体管壁自适应管道机器人的设计方案。 本文机器人行走原理的设计，第一次将行波超声电机运动原理引入到管道机器人当中，应用振动形成正弦波，推动机器人向前行走；采用一个电机提供动力，简化了机器人的结构；机器人的管径适应范围较大，可以在35mm～60mm的管道中行走。在此原理的基础上，对机器人进行建模和理论计算；由计算结果对影响机器人运动速度和驱动力的因素电机转速(ω)、旋转质量块的相位角(α)、管径(D)，用MATLAB进行仿真分析，选取了合适的参数。根据选取的参数进行样机制作和试验，测试在不同管径和电机转速下，机器人速度的变化。测试证明了本项目原理的正确性和方案的可行性。 本项目的研制成功，是对已有管道机器人行走原理的补充；对大范围管道变化的管道机器人的研制具有很大的借鉴意义。

目录

文摘

英文文摘

原创性声明及本论文使用授权说明

第一章绪论

第二章机器人总体方案设计和驱动原理分析

第三章机器人的运动学和动力学分析

第四章样机制作与试验

第五章本文总结

参考文献

攻读硕士学位期间公开发表的论文

致谢