管道检测机器人的过弯控制研究
发布时间：2021-02-24 06:01
机器人在直道中行走时,其各个轮子的速度和径长是完全相同的,但是当遇到弯道时,如果驱动单元没有差速功能与变径能力,则机器人的某些驱动轮可能产生滑动,重则机器人将会整体侧翻,使得管道机器人的顺利过弯受到严重影响,所以需要在机器人驱动单元中采用差速结构与变径控制,提高机器人的适应能力。对三轴差速式单电机驱动管道检测机器人进行整体设计,设计了一套以单片机C8051F040为控制器的管道检测机器人控制系统,选用模块化的设计思路,对机器人的核心控制模块、信号检测模块、参数采集模块、电机驱动模块等进行分析。针对三个电机单独驱动管道检测机器人导致其过弯柔顺性不够、占据空间大的问题,将单电机三轴差速机构应用在驱动单元中。对三轴差速式管道机器人驱动单元差速特性进行分析,并根据其运动状态图确定三个驱动轮的转动半径,分析得到驱动轮的速度比。进行多次实验采集机器人过弯时三个驱动轮的平均速度,发现采集到的速度比符合三轴差速原理,证明了理论分析的可靠性与正确性。针对三轴差速式管道检测机器人驱动单元预紧变径结构中弹簧的压缩量有时太大或者太小导致机器人不能顺利过弯问题,提出对变径机构采取模糊控制。建立预紧变径系统模型,...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 管道机器人的研究现状
1.2.1 管道机器人驱动方式研究
1.2.2 管道机器人变径结构控制研究
1.3 管道机器人过弯问题的提出
1.4 课题研究主要内容
第2章 管道检测机器人的总体系统设计
2.1 系统硬件组成模块
2.2 系统软件方案设计
2.3 本章小结
第3章 三轴差速式管道机器人驱动单元差速系统的组成设计与实验
3.1 三轴差速式管道检测机器人整体尺寸要求
3.2 三轴差速式管道检测机器人驱动单元的组成设计
3.2.1 三轴差速结构组成设计
3.2.2 预紧变径结构组成设计
3.2.3 驱动臂结构组成设计
3.2.4 支撑臂结构组成设计
3.3 三轴差速式管道检测机器人驱动单元差速性质研究
3.4 仿真与实验结果验证
3.5 本章小结
第4章 管道检测机器人的过弯变径控制研究
4.1 模糊控制基本原理
4.1.1 模糊控制器的组成及工作原理
4.1.2 模糊控制的特点及发展趋势
4.2 管道检测机器人变径系统模型的建立
4.3 管道检测机器人系统FC的设计
4.3.1 Mamdani型模糊控制器的设计
4.3.2 FC输入/输出语言变量的选择
4.3.3 模糊控制规则设计
4.4 管道检测机器人模糊控制系统的仿真
4.5 实验验证
4.5.1 模糊控制主程序撰写
4.5.2 实验结果
4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
导师简介
作者简介
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]三轴差动轮系下的管道机器人机械构造设计与探究[J]. 沈豪. 机电信息. 2017(15)
[2]可变径机构在新型“蛋形”管道探测机器人中的应用研究[J]. 朱治鹏,吴其林,邵宇吉,张东升. 电子测试. 2016(06)
[3]管道机器人的驱动单元工艺优化设计[J]. 王月,钟梓楠,吕金贺. 吉林化工学院学报. 2015(11)
[4]基于ADAMS的管道机器人变径机构优化设计[J]. 曹建树,曹振,徐宝东. 制造业自动化. 2015(14)
[5]管道检测机器人的设计和系统分析[J]. 王伟,封立泽,刘占民. 安徽师范大学学报(自然科学版). 2013(06)
[6]可变径管道机器人系统的设计与研究[J]. 武燕,王才东,王新杰,牛志军. 矿山机械. 2013(04)
[7]三轴差速式管道机器人越障能力分析[J]. 殷奇会,孔凡让. 机电工程. 2012(12)
[8]三轴差动式管道机器人的驱动特性及仿真研究[J]. 李庆凯,唐德威,姜生元,邓宗全. 哈尔滨工程大学学报. 2012(06)
[9]平行四杆联动式管道机器人弯管过渡阶段的速度控制[J]. 李庆凯,唐德威,姜生元,邓宗全. 吉林大学学报(工学版). 2012(02)
[10]基于遗传算法的轮式管道机器人的参数优化[J]. 常玉连,范立华,高胜,韩冬. 机械设计与研究. 2007(06)
博士论文
[1]Mamdani模糊控制系统的结构分析理论研究及其在暖通空调中的应用[D]. 吕红丽.山东大学 2007
硕士论文
[1]基于粒子群算法优化的模糊控制器设计与应用[D]. 刘群.沈阳工业大学 2017
[2]四轮全驱式管道机器人研究[D]. 陈还.合肥工业大学 2017
[3]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
[4]管道检测机器人的运动控制研究[D]. 祝俊.华南理工大学 2012
[5]典型模糊控制器的分析和极限结构[D]. 刘伟霞.天津大学 2010
[6]变论域模糊控制器的研究[D]. 杨光兴.华北电力大学（河北） 2009
[7]地理信息系统在城市排水管网中的应用[D]. 邓春颖.天津大学 2009
[8]城市排水管道机器人工程样机的研究[D]. 贾守波.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3048905
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：65 页
【学位级别】：硕士
【文章目录】：
摘要
abstract
引言
第1章 绪论
1.1 课题背景及意义
1.2 管道机器人的研究现状
1.2.1 管道机器人驱动方式研究
1.2.2 管道机器人变径结构控制研究
1.3 管道机器人过弯问题的提出
1.4 课题研究主要内容
第2章 管道检测机器人的总体系统设计
2.1 系统硬件组成模块
2.2 系统软件方案设计
2.3 本章小结
第3章 三轴差速式管道机器人驱动单元差速系统的组成设计与实验
3.1 三轴差速式管道检测机器人整体尺寸要求
3.2 三轴差速式管道检测机器人驱动单元的组成设计
3.2.1 三轴差速结构组成设计
3.2.2 预紧变径结构组成设计
3.2.3 驱动臂结构组成设计
3.2.4 支撑臂结构组成设计
3.3 三轴差速式管道检测机器人驱动单元差速性质研究
3.4 仿真与实验结果验证
3.5 本章小结
第4章 管道检测机器人的过弯变径控制研究
4.1 模糊控制基本原理
4.1.1 模糊控制器的组成及工作原理
4.1.2 模糊控制的特点及发展趋势
4.2 管道检测机器人变径系统模型的建立
4.3 管道检测机器人系统FC的设计
4.3.1 Mamdani型模糊控制器的设计
4.3.2 FC输入/输出语言变量的选择
4.3.3 模糊控制规则设计
4.4 管道检测机器人模糊控制系统的仿真
4.5 实验验证
4.5.1 模糊控制主程序撰写
4.5.2 实验结果
4.6 本章小结
结论
参考文献
致谢
导师简介
作者简介
学位论文数据集
【参考文献】：
期刊论文
[1]三轴差动轮系下的管道机器人机械构造设计与探究[J]. 沈豪. 机电信息. 2017(15)
[2]可变径机构在新型“蛋形”管道探测机器人中的应用研究[J]. 朱治鹏,吴其林,邵宇吉,张东升. 电子测试. 2016(06)
[3]管道机器人的驱动单元工艺优化设计[J]. 王月,钟梓楠,吕金贺. 吉林化工学院学报. 2015(11)
[4]基于ADAMS的管道机器人变径机构优化设计[J]. 曹建树,曹振,徐宝东. 制造业自动化. 2015(14)
[5]管道检测机器人的设计和系统分析[J]. 王伟,封立泽,刘占民. 安徽师范大学学报(自然科学版). 2013(06)
[6]可变径管道机器人系统的设计与研究[J]. 武燕,王才东,王新杰,牛志军. 矿山机械. 2013(04)
[7]三轴差速式管道机器人越障能力分析[J]. 殷奇会,孔凡让. 机电工程. 2012(12)
[8]三轴差动式管道机器人的驱动特性及仿真研究[J]. 李庆凯,唐德威,姜生元,邓宗全. 哈尔滨工程大学学报. 2012(06)
[9]平行四杆联动式管道机器人弯管过渡阶段的速度控制[J]. 李庆凯,唐德威,姜生元,邓宗全. 吉林大学学报(工学版). 2012(02)
[10]基于遗传算法的轮式管道机器人的参数优化[J]. 常玉连,范立华,高胜,韩冬. 机械设计与研究. 2007(06)
博士论文
[1]Mamdani模糊控制系统的结构分析理论研究及其在暖通空调中的应用[D]. 吕红丽.山东大学 2007
硕士论文
[1]基于粒子群算法优化的模糊控制器设计与应用[D]. 刘群.沈阳工业大学 2017
[2]四轮全驱式管道机器人研究[D]. 陈还.合肥工业大学 2017
[3]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
[4]管道检测机器人的运动控制研究[D]. 祝俊.华南理工大学 2012
[5]典型模糊控制器的分析和极限结构[D]. 刘伟霞.天津大学 2010
[6]变论域模糊控制器的研究[D]. 杨光兴.华北电力大学（河北） 2009
[7]地理信息系统在城市排水管网中的应用[D]. 邓春颖.天津大学 2009
[8]城市排水管道机器人工程样机的研究[D]. 贾守波.哈尔滨工程大学 2008
本文编号：3048905
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