可重构式排水管道机器人结构研究与动力学分析
发布时间：2021-02-21 23:09
城市排水管道是现代城市必不可少的基础设施,是城市排污去垢的主要方式,但是城市排水管道常常发生堵塞。国内排水管道在发生堵塞时,常常采用人工清淤和疏通,而排水管道内充满污水和大量的有害气体,对管道清理工人的身体伤害极大,所以设计一种用于城市排水管道的检测、清淤和穿缆的管道机器人就具有重要的意义。本文介绍了国内排水管道机器人的发展现状,分析了各类管道机器人的技术特点,在充分结合课题要求和参考国内外相关的技术的情况下,提出了排水管道机器人的总体设计方案。管道机器人采用可重构模块化设计,各模块之间可以自由重构成不同的构型。模块间使用自调节装置连接,能适应不同管径的排水管道。由于管道机器人采用可重构式设计,其可以根据任务和环境的变化而改变其构型。左右履带模块由完整的驱动装置、传动装置、行进装置和控制装置组成,可以作为单模块机器人实现对管道的检测功能。左右模块对接可以重构成双模块机器人,双模块机器人可以实现穿缆、检测功能。左右箱体可以通过自调节装置与中间箱体连接,形成三模块机器人,实现对管道的穿缆、检测和清淤功能。三模块机器人可以通过自调节装置实现±30°倾角的调节。管道机器人通过重构装置,可以对2...
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
T66机器人
哈尔滨工程大学硕士学位论文4图1.1T66机器人图1.2“L”管机器人自调节管道机器人是指可以通过调节本体的结构，改变机器人的尺寸，自动适应管径变化的机器人，机器人自适应装置也称为变径机构，自调节机器适用性比车型式机器人强。上海交通大学的研究团队发明一种可以自调节的管道机器人，该机器人主要用于管道的验收和检测。如图1.3所示，机器人有三组行进链轮，链轮通过平面四杆机构与机器人本体连接，机器人可由变形电机驱动三组四杆机构发生变形，从而实现机器人的自调节,试验样机结构简单，适应性强，但是不具备转向能力，只能适用于直管道，功能单一[12]。韩国S.Roh教授与其团队成功研制了MRINSPECT轮式自调节管道机器人，如图1.4所示，MRINSPECT系列管道机器人采有三组车轮作为行进方式，机器人采用有缆传输，由一根高强度抗拉的电缆传输能源和通信[13]。MRINSPECT机器人的支撑轮与本体之间由弹性材料连接，当管径变化时，可以改变压缩机器人弹性材料的压缩量来改变机器人的直径，自动适应不同管径的管道，但是机器人适应管径的范围较小，适用性较小，并且由于电机输出功率小，机器人工作半径非常校图1.3单电机全驱动试验样机图1.4MRINSPECT机器人1.3.2履带式管道机器人履带是在轮式延伸发展而来的，履带式管道机器人采用履带作为行进方式，履带与支撑面的接触面积大，产生的附着力很大，具有轮式机器人无法比拟的越障性能[14]。但履带机器人的驱动机构臃肿复杂，还需要安装张紧机构，导致机器人的结构复杂。履带机器人尺寸一般比轮式机器人要大，一般不适用于管径较小的管道，适用范围比轮式机
哈尔滨工程大学硕士学位论文4图1.1T66机器人图1.2“L”管机器人自调节管道机器人是指可以通过调节本体的结构，改变机器人的尺寸，自动适应管径变化的机器人，机器人自适应装置也称为变径机构，自调节机器适用性比车型式机器人强。上海交通大学的研究团队发明一种可以自调节的管道机器人，该机器人主要用于管道的验收和检测。如图1.3所示，机器人有三组行进链轮，链轮通过平面四杆机构与机器人本体连接，机器人可由变形电机驱动三组四杆机构发生变形，从而实现机器人的自调节,试验样机结构简单，适应性强，但是不具备转向能力，只能适用于直管道，功能单一[12]。韩国S.Roh教授与其团队成功研制了MRINSPECT轮式自调节管道机器人，如图1.4所示，MRINSPECT系列管道机器人采有三组车轮作为行进方式，机器人采用有缆传输，由一根高强度抗拉的电缆传输能源和通信[13]。MRINSPECT机器人的支撑轮与本体之间由弹性材料连接，当管径变化时，可以改变压缩机器人弹性材料的压缩量来改变机器人的直径，自动适应不同管径的管道，但是机器人适应管径的范围较小，适用性较小，并且由于电机输出功率小，机器人工作半径非常校图1.3单电机全驱动试验样机图1.4MRINSPECT机器人1.3.2履带式管道机器人履带是在轮式延伸发展而来的，履带式管道机器人采用履带作为行进方式，履带与支撑面的接触面积大，产生的附着力很大，具有轮式机器人无法比拟的越障性能[14]。但履带机器人的驱动机构臃肿复杂，还需要安装张紧机构，导致机器人的结构复杂。履带机器人尺寸一般比轮式机器人要大，一般不适用于管径较小的管道，适用范围比轮式机
【参考文献】：
期刊论文
[1]深海高压环境下O形密封圈的密封性能研究[J]. 刘鹏,宋文杰,蒋庆林,李新娟. 液压与气动. 2017(04)
[2]城市排水管道清淤机器人研究综述[J]. 沈体强. 山东工业技术. 2016(20)
[3]一种管道机器人的机构设计[J]. 王智慧. 工业设计. 2016(05)
[4]Axiomatic design method to design a screw drive in-pipe robot passing through varied curved pipes[J]. LI Te,MA ShuGen,LI Bin,WANG MingHui,WANG YueChao. Science China（Technological Sciences）. 2016(02)
[5]考虑履刺形状的履带板土壤推力研究[J]. 杨聪彬,董明明,顾亮,李强,高晓东. 北京理工大学学报. 2015(11)
[6]工业机器人的发展现状及发展趋势[J]. 任志刚. 装备制造技术. 2015(03)
[7]工业机器人技术的发展与应用综述[J]. 计时鸣,黄希欢. 机电工程. 2015(01)
[8]Modeling and Simulation of the Tracked Pipe Duct Cleaning Robot Based on the Pro/Engingeer and RecurDyn[J]. CAI Chang-liang. International Journal of Plant Engineering and Management. 2014(03)
[9]Analysis of the Influencing Factors and Key Driving Force concerning the Efficiency of Green Supply Chain of Fruits and Vegetables[J]. Yingtang LI,Zhong QIAO. Asian Agricultural Research. 2014(07)
[10]汽车变速箱齿轮轴的模态优化分析[J]. 李志刚,贾慧芳,李刚. 机械设计与制造. 2014(06)
博士论文
[1]基于履带—地面耦合系统的低速履带车辆通过性研究[D]. 姚禹.吉林大学 2016
[2]高速履带与软地面附着特性与优化研究[D]. 杨聪彬.北京理工大学 2015
[3]城市混合道路行驶工况的构建研究[D]. 姜平.合肥工业大学 2011
[4]自主锁止蠕动式微小管道机器人关键技术研究[D]. 徐从启.国防科学技术大学 2010
硕士论文
[1]高炉煤气管道壁厚检测机器人机构研究[D]. 窦刘良.华北理工大学 2016
[2]橡胶弹性元件疲劳寿命分析与优化方法研究[D]. 李志超.湖南工业大学 2015
[3]牵引式排水管道清淤机器人的研究[D]. 马利平.华北理工大学 2015
[4]自主式排水管道清淤机器人的研究[D]. 么鸿鹏.华北理工大学 2015
[5]摩擦与啮合复合传动V带动力学仿真与试验研究[D]. 杨秀光.长春理工大学 2014
[6]活塞式气泵往复密封技术研究[D]. 吕立生.北华航天工业学院 2014
[7]基于水田土壤力学特性的车辆通过性研究[D]. 刘一.南京农业大学 2014
[8]轮边驱动电动汽车高速齿轮系统的设计与研究[D]. 李登辰.青岛科技大学 2014
[9]基于附加弹性块的面齿轮传动扭转振动特性分析及试验验证[D]. 黄鹏.南京航空航天大学 2014
[10]基于地面力学的履带式机器人牵引特性研究[D]. 薛福成.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3045057
【文章来源】：哈尔滨工程大学黑龙江省 211工程院校
【文章页数】：102 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
T66机器人
哈尔滨工程大学硕士学位论文4图1.1T66机器人图1.2“L”管机器人自调节管道机器人是指可以通过调节本体的结构，改变机器人的尺寸，自动适应管径变化的机器人，机器人自适应装置也称为变径机构，自调节机器适用性比车型式机器人强。上海交通大学的研究团队发明一种可以自调节的管道机器人，该机器人主要用于管道的验收和检测。如图1.3所示，机器人有三组行进链轮，链轮通过平面四杆机构与机器人本体连接，机器人可由变形电机驱动三组四杆机构发生变形，从而实现机器人的自调节,试验样机结构简单，适应性强，但是不具备转向能力，只能适用于直管道，功能单一[12]。韩国S.Roh教授与其团队成功研制了MRINSPECT轮式自调节管道机器人，如图1.4所示，MRINSPECT系列管道机器人采有三组车轮作为行进方式，机器人采用有缆传输，由一根高强度抗拉的电缆传输能源和通信[13]。MRINSPECT机器人的支撑轮与本体之间由弹性材料连接，当管径变化时，可以改变压缩机器人弹性材料的压缩量来改变机器人的直径，自动适应不同管径的管道，但是机器人适应管径的范围较小，适用性较小，并且由于电机输出功率小，机器人工作半径非常校图1.3单电机全驱动试验样机图1.4MRINSPECT机器人1.3.2履带式管道机器人履带是在轮式延伸发展而来的，履带式管道机器人采用履带作为行进方式，履带与支撑面的接触面积大，产生的附着力很大，具有轮式机器人无法比拟的越障性能[14]。但履带机器人的驱动机构臃肿复杂，还需要安装张紧机构，导致机器人的结构复杂。履带机器人尺寸一般比轮式机器人要大，一般不适用于管径较小的管道，适用范围比轮式机
哈尔滨工程大学硕士学位论文4图1.1T66机器人图1.2“L”管机器人自调节管道机器人是指可以通过调节本体的结构，改变机器人的尺寸，自动适应管径变化的机器人，机器人自适应装置也称为变径机构，自调节机器适用性比车型式机器人强。上海交通大学的研究团队发明一种可以自调节的管道机器人，该机器人主要用于管道的验收和检测。如图1.3所示，机器人有三组行进链轮，链轮通过平面四杆机构与机器人本体连接，机器人可由变形电机驱动三组四杆机构发生变形，从而实现机器人的自调节,试验样机结构简单，适应性强，但是不具备转向能力，只能适用于直管道，功能单一[12]。韩国S.Roh教授与其团队成功研制了MRINSPECT轮式自调节管道机器人，如图1.4所示，MRINSPECT系列管道机器人采有三组车轮作为行进方式，机器人采用有缆传输，由一根高强度抗拉的电缆传输能源和通信[13]。MRINSPECT机器人的支撑轮与本体之间由弹性材料连接，当管径变化时，可以改变压缩机器人弹性材料的压缩量来改变机器人的直径，自动适应不同管径的管道，但是机器人适应管径的范围较小，适用性较小，并且由于电机输出功率小，机器人工作半径非常校图1.3单电机全驱动试验样机图1.4MRINSPECT机器人1.3.2履带式管道机器人履带是在轮式延伸发展而来的，履带式管道机器人采用履带作为行进方式，履带与支撑面的接触面积大，产生的附着力很大，具有轮式机器人无法比拟的越障性能[14]。但履带机器人的驱动机构臃肿复杂，还需要安装张紧机构，导致机器人的结构复杂。履带机器人尺寸一般比轮式机器人要大，一般不适用于管径较小的管道，适用范围比轮式机
【参考文献】：
期刊论文
[1]深海高压环境下O形密封圈的密封性能研究[J]. 刘鹏,宋文杰,蒋庆林,李新娟. 液压与气动. 2017(04)
[2]城市排水管道清淤机器人研究综述[J]. 沈体强. 山东工业技术. 2016(20)
[3]一种管道机器人的机构设计[J]. 王智慧. 工业设计. 2016(05)
[4]Axiomatic design method to design a screw drive in-pipe robot passing through varied curved pipes[J]. LI Te,MA ShuGen,LI Bin,WANG MingHui,WANG YueChao. Science China（Technological Sciences）. 2016(02)
[5]考虑履刺形状的履带板土壤推力研究[J]. 杨聪彬,董明明,顾亮,李强,高晓东. 北京理工大学学报. 2015(11)
[6]工业机器人的发展现状及发展趋势[J]. 任志刚. 装备制造技术. 2015(03)
[7]工业机器人技术的发展与应用综述[J]. 计时鸣,黄希欢. 机电工程. 2015(01)
[8]Modeling and Simulation of the Tracked Pipe Duct Cleaning Robot Based on the Pro/Engingeer and RecurDyn[J]. CAI Chang-liang. International Journal of Plant Engineering and Management. 2014(03)
[9]Analysis of the Influencing Factors and Key Driving Force concerning the Efficiency of Green Supply Chain of Fruits and Vegetables[J]. Yingtang LI,Zhong QIAO. Asian Agricultural Research. 2014(07)
[10]汽车变速箱齿轮轴的模态优化分析[J]. 李志刚,贾慧芳,李刚. 机械设计与制造. 2014(06)
博士论文
[1]基于履带—地面耦合系统的低速履带车辆通过性研究[D]. 姚禹.吉林大学 2016
[2]高速履带与软地面附着特性与优化研究[D]. 杨聪彬.北京理工大学 2015
[3]城市混合道路行驶工况的构建研究[D]. 姜平.合肥工业大学 2011
[4]自主锁止蠕动式微小管道机器人关键技术研究[D]. 徐从启.国防科学技术大学 2010
硕士论文
[1]高炉煤气管道壁厚检测机器人机构研究[D]. 窦刘良.华北理工大学 2016
[2]橡胶弹性元件疲劳寿命分析与优化方法研究[D]. 李志超.湖南工业大学 2015
[3]牵引式排水管道清淤机器人的研究[D]. 马利平.华北理工大学 2015
[4]自主式排水管道清淤机器人的研究[D]. 么鸿鹏.华北理工大学 2015
[5]摩擦与啮合复合传动V带动力学仿真与试验研究[D]. 杨秀光.长春理工大学 2014
[6]活塞式气泵往复密封技术研究[D]. 吕立生.北华航天工业学院 2014
[7]基于水田土壤力学特性的车辆通过性研究[D]. 刘一.南京农业大学 2014
[8]轮边驱动电动汽车高速齿轮系统的设计与研究[D]. 李登辰.青岛科技大学 2014
[9]基于附加弹性块的面齿轮传动扭转振动特性分析及试验验证[D]. 黄鹏.南京航空航天大学 2014
[10]基于地面力学的履带式机器人牵引特性研究[D]. 薛福成.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：3045057
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