管道机器人技术与微管道机器人

摘要

该研究报告对管道机器人的几个关键问题进行了研究,首先文中详细分析了水泥砂浆的流变学特性,并根据其流变学特性建立了水泥砂浆输送过程的物理模型,对水泥砂浆的输送过程进行了分析,通过引用输送效率这一概念,对水泥砂浆的流动过程进行了描述.解决了输送量的计算问题.然后从喷涂质量的影响因素出发,深入探讨了管道喷涂技术理论.为了控制喷涂速度和着角,进而对飞行物在旋转空气流场中的的飞行轨迹方法进行了研究,在旋转空气流场环境中,首先建立了空气流场的速度沿径向的分布关系式,然后引用旋转坐标系解决了在旋转空气流场阻力条件下飞行物运动轨迹参数的计算问题.文中对现有单电机,双电机和三电机驱动移动载体进行了比较分析,并利用机电动力学方法和控制理论,对双电机和三电机驱动移动载体的驱动力矩的叠加性及负反馈特性进行了研究.文中对移动载体的双电机、三电机的机电驱动特性等问题进行了富有创造性的研究工作,针对上述等问题作者提出了自己的一整套计算分析方法,其对管内移动作业机器人技术的发展以及在工程实际中的应用具有重要意义.最后对基于超磁致伸缩合金驱动器的微管道机器人进行了开拓性的研究,开发了控制系统,建立了磁-机模型,对系统的输入与输出的关系进行了详细的研究,同时对微机器人的行走机理进行了研究,并建立了机器人动力学模型.

目录

文摘

英文文摘

第一章绪论

1.1引言

1.2国外管内移动作业机器人技术综述

1.2.1轮式管内移动机器人

1.2.2履带式管内移动机器人

1.2.3蠕动式管内移动机器人

1.3本文的研究内容

第二章管道机器人螺旋送料及喷涂技术的研究

2.1引言

2.2水泥砂浆螺旋送料机理的分析

2.2.1水泥砂浆的宾汉姆体塑性粘性

2.2.2双圆筒中间水泥砂浆的流动性分析

2.2.3绞龙螺旋送料过程分析

2.2.4螺旋输送效率及输送量确定

2.3空气涡流场中飞行物体轨迹参数计算方法的探讨

2.3.1引言

2.3.2自由空气涡流流场的分析

2.3.3有限圆形空间空气涡流流场的分析

2.3.4飞行物在空气涡流流场中的运动分析

2.3.5结论

2.4小结

第三章多电机驱动系统机电动力学特性的研究

3.1引言

3.2.管内移动载体的驱动方式

3.2.1.单驱动管内移动载体

3.2.2.双驱动管内移动载体

3.2.3.三驱动管内移动载体

3.3多电机驱动移动载体机电动力学的研究

3.3.1双驱动机电动力特性分析

3.3.2三电机驱动机电动力特性分析

3.4管内移动机器人转弯过程中自主协调驱动控制技术的研究

3.4.1引言

3.4.2机器人转弯时电机负载阻力的分析

3.4.3驱动电机负载及独立驱动给定的预测

3.4.4机器人独立驱动协调控制原理

3.4.5机器人负载特性描述及独立驱动协调控制的防真

3.4小结

第四章基于超磁合金驱动器的微管道机器人的研究

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4.1.1引言

4.1.2常规小管径管道机器人的发展

4.1.3轮式微型管内移动机器人

4.1.4国外微驱动式微型管内机器人的发展现状

4.1.5冲击驱动式微管内移动机器人

4.1.6行走原理

4.1.7性能参数

4.1.8超磁致伸缩(GMM)驱动振动式微管内移动机器人

4.1.9微管道机器人所面临的问题

4.1.10微管道机器人发展方向的探讨

4.1.11结论

4.2基于超磁致伸缩合金的微管机器人的研制

4.2.1机器人控制器的总体结构及工作原理

4.2.2控制器电源

4.2.3电流环反馈控制器

4.2.4输入信号的频谱分析

4.2.5电流负反馈功放等效电路的输入与输出

4.3超磁致伸缩合金微驱动器位移输出的研究

4.3.1机器人系统总体结构及工作原理

4.3.2第一类压磁方程的描述

4.3.3位移输出特性

4.3.4动态模型

4.4机器人移动载体

4.4.1对称悬浮间隙自补偿放大机构

4.4.2机器人动力学模型的建立

4.4.3机器人新行走策略的探讨

4.4.4系统等效刚度及变形量的计算

4.4.5速度微分方程的建立及求解过程

4.4.6移动载体的速度分析

4.4实验与小结

参考文献

致 谢

博士期间发表的论文

个人简历

博士后期间发表的论文

发表论文之一

发表论文之二

发表论文之三

发表论文之四