油气管道机器人机构设计及运动控制研究
发布时间：2021-06-29 20:02
管道在输送物料中扮演着至关重要的角色,给人类的生活提供了便利,然而,管道一旦发生泄漏或遭到破坏,对人类生命财产安全造成的危害是不可估量的。为了维护管道安全,提高管道使用寿命,各国学者开展了对管道机器人的研究工作,研制出不同种类的管道机器人,并应用于管道清理、裂缝检测、维修等场合。随着科学技术的进步,管道机器人技术也得到飞速发展。但目前的管道机器人大部分停留在实验阶段,有些应用于实际生活中的管道机器人,也因为能源供给等因素限制了其作业范围。本文结合浙江省公益技术研究社会发展项目——基于捷联惯性导航的深埋油气管道位置探测关键技术研究（项目号2016C33025）的需要,对应用于直径为φ600mmφ700mm油气管道机器人进行机构设计及运动控制研究。首先,通过分析现有管道机器人的工作原理,依据课题技术指标,设计了支撑式自适应管道的机器人结构,并详细介绍其变径和传动原理。其次,建立了管道机器人在管道空间的运动学方程,分析了机器人姿态偏转问题,列出机器人静力学平衡方程,对机器人通过管道时各行进轮的速度进行分析。再次,采用ADAMS的参数化建模及二次非线性规划算法优化机器人的...
【文章来源】：中国计量大学浙江省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PIG速度控制
中国计量大学硕士学位论文的迅速发展，管道机器人的研究也取得了很大进展。ROSEN 公司[4]针对管道清理和检测生产了管道机器人 PIG，并运管内检测技术。PIG 无自驱动能力，依靠管道内流体压差提供动控制旁路阀门的流量控制机器人运行速度，如图 1.1；对于不同管道[5]，机器人采用柔性密封元件以及轮支撑，使其具有折叠性定心功能。PIG 受到的压力值和通过流体的流量会随着管道直径而改变，如图 1.2 所示。图 1.1 PIG 速度控制
例如用于清理管道的清洁机器人（图1.3），除锈机器人（图 1.4），检测管道裂纹、损伤的检测机器人（图 1.5）等，其中检测机器人还综合运用机器视觉技术、电磁超声技术（EMAT）、激光轮廓术等对管壁裂纹进行检测[6]。图 1.3 管道清洁机器人
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外长输油气管道失效对比[J]. 王婷,王新,李在蓉,薛鲁宁,高振波,王毓薇. 油气储运. 2017(11)
[2]油气管道机器人技术现状及发展趋势[J]. 刘清友. 西华大学学报(自然科学版). 2016(01)
[3]我国陆上油气管道里程达12×104km[J]. 海洋石油. 2015(03)
[4]支承轮式管道机器人变径机构动力学分析[J]. 曹建树,徐宝东,刘强,张义,曹振,姬保平. 新技术新工艺. 2015(02)
[5]主动螺旋驱动式管道机器人[J]. 刘清友,李雨佳,任涛,陈永华. 机器人. 2014(06)
[6]一种履带式机器人设计及其越障分析[J]. 朴春日,颜国正,王志武,刘华,姜萍萍. 现代制造工程. 2013(03)
[7]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)
[8]肠道微机器人柔性运动系统[J]. 高鹏,颜国正,王志武,姜萍萍,刘华. 光学精密工程. 2012(03)
[9]基于微型电机的肠道机器人机构设计[J]. 林蔚,颜国正,王志武,姜萍萍,刘华. 机器人. 2011(03)
[10]管内移动机器人的变径机构及力学特性研究[J]. 陈军,陈涛,邓宗全. 机械设计. 2010(10)
博士论文
[1]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
[2]煤气管道检测机器人系统及其运动控制技术研究[D]. 张云伟.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]支撑轮式城市燃气管道机器人结构优化与运动特性研究[D]. 徐宝东.北京石油化工学院 2015
本文编号：3257073
【文章来源】：中国计量大学浙江省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
PIG速度控制
中国计量大学硕士学位论文的迅速发展，管道机器人的研究也取得了很大进展。ROSEN 公司[4]针对管道清理和检测生产了管道机器人 PIG，并运管内检测技术。PIG 无自驱动能力，依靠管道内流体压差提供动控制旁路阀门的流量控制机器人运行速度，如图 1.1；对于不同管道[5]，机器人采用柔性密封元件以及轮支撑，使其具有折叠性定心功能。PIG 受到的压力值和通过流体的流量会随着管道直径而改变，如图 1.2 所示。图 1.1 PIG 速度控制
例如用于清理管道的清洁机器人（图1.3），除锈机器人（图 1.4），检测管道裂纹、损伤的检测机器人（图 1.5）等，其中检测机器人还综合运用机器视觉技术、电磁超声技术（EMAT）、激光轮廓术等对管壁裂纹进行检测[6]。图 1.3 管道清洁机器人
【参考文献】：
期刊论文
[1]国内外长输油气管道失效对比[J]. 王婷,王新,李在蓉,薛鲁宁,高振波,王毓薇. 油气储运. 2017(11)
[2]油气管道机器人技术现状及发展趋势[J]. 刘清友. 西华大学学报(自然科学版). 2016(01)
[3]我国陆上油气管道里程达12×104km[J]. 海洋石油. 2015(03)
[4]支承轮式管道机器人变径机构动力学分析[J]. 曹建树,徐宝东,刘强,张义,曹振,姬保平. 新技术新工艺. 2015(02)
[5]主动螺旋驱动式管道机器人[J]. 刘清友,李雨佳,任涛,陈永华. 机器人. 2014(06)
[6]一种履带式机器人设计及其越障分析[J]. 朴春日,颜国正,王志武,刘华,姜萍萍. 现代制造工程. 2013(03)
[7]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)
[8]肠道微机器人柔性运动系统[J]. 高鹏,颜国正,王志武,姜萍萍,刘华. 光学精密工程. 2012(03)
[9]基于微型电机的肠道机器人机构设计[J]. 林蔚,颜国正,王志武,姜萍萍,刘华. 机器人. 2011(03)
[10]管内移动机器人的变径机构及力学特性研究[J]. 陈军,陈涛,邓宗全. 机械设计. 2010(10)
博士论文
[1]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
[2]煤气管道检测机器人系统及其运动控制技术研究[D]. 张云伟.上海交通大学 2007
硕士论文
[1]支撑轮式城市燃气管道机器人结构优化与运动特性研究[D]. 徐宝东.北京石油化工学院 2015
本文编号：3257073
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