面向矩形管道的管道机器人自适应调节机构的研究

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1、2011年3月机床与液压Mat．2011第39卷第6期MACHINETOOL&HYDRAULICSVol

2、39NO．6DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．06．004面向矩形管道的管道机器人自适应调节机构的研究孙康岭，李亮，徐遵义(1．泰山职业技术学院机电工程系，山东泰安271001；2．宝鸡文理学院机电工程系，陕西宝鸡721007；3．山东建筑大学计算机科学与技术学院，山东济南250101)摘要：根据管道机器人管内适应性的要求，提出一种面向矩形管道的新型自适应调节机构的设计方案。分析

3、该机构的工作原理、力学特性，建立其数学模型并进行仿真分析。仿真结果表明：该机构提高了管内机器人对矩形管道的适应性，并改善了牵引能力，为机构参数的合理选取提供了科学依据。关键词：管道机器人；矩形管道；丝杠螺母；调节机构中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1001—3881(2011)6～019—4ResearchonSelf-adaptiveAajustingMechanismofPipelineRobotforRectangularPipelineSUNKangling，LILiang，XUZunyi(1．

4、DepartmentofMechanicalandElectronicEngineering，TaishanPolytechnic，TaianShandong271001，China；2．DepartmentofMechanicalandElectronicEngineering，BaliUniversityofAresandSciences，BaojiShaanxi721007，China；3．SchoolofComputerScienceandTechnology，ShandongJianzhuUniversit

5、y，JinanShandong250101，China)Abstract：Theprojectofanewtypeofself-adaptiveadjustingmechanismwaspresentedaccordingtotherequirementofpipelineadaptabilityofrobotinrectangularpipeline．Themathmodelwasdevelopedthroughdetaileddescriptionandanalysisforthemecha-nism．Simul

6、ationwascarriedout，Thesimulationresultsshowthatusingthemechanism，pipelineadaptabilityofrobotforrectangularpipelineandtowingcapabilityareimproved．Itprovidesbasisforreasonablechoiceofself-adaptiveadjustmechanismparameters．Keywords：Pipelinerobot；Rectangularpipelin

7、e；Screwpair；Adjustingmechanism管道机器人是特种机器人的一个分支，在管道的稳定的牵引力，并有一定的越障能力。文献[6—8]检修、维护和清理除尘等方面承担着重要角色。由于研制的管道机器人的管径适应调整机构由互成120。、管网的错综复杂，管道截面尺寸常常发生改变，这就空间对称分布的3组平行四边形轮腿机构组成，基于要求管道机器人具有一定的管内适应性，以便在不同滚珠丝杠螺母调节方式，效果较好。截面尺寸的管道内连续作业，国内外许多研究机构开上面提到的研究都是针对圆形管道，其调节机构展了自适应管道机器

8、人的研究”。的轮腿沿径向伸缩以适应不同直径大小的管道。但在轮式管道机器人可以产生较快的移动速度，适当实际工作中，矩形管道也较为多见，如矩形风、烟、调节车轮与管道间的法向力，增大车轮与管道内壁的煤粉等管道，其截面尺寸变化较大，内部环境千差万附着系数可以增大机器人的牵引能力，因而得到了广别，工作要求不一，因此对管道机器人适应矩形管道泛的应用。文献[4]利用“弹簧+平行四边形机的要求较高。目前国内外对管道机器人自适应矩形管构”使多组行走轮始终压紧在管壁上以适应管径变道的调节机构研究较少。化。文献[5]对蜗轮蜗杆、升降机和滚

9、珠丝杠螺母根据矩形管道的特点及工作要求，作者提出了一副3种适应不同管径的常用调节机构进行了对比分种面向矩形管道基于丝杠螺母调节方式的管道机器人析，提出滚珠丝杠螺母副这种机构具有结构简单、管自适应调节机构，并进行了分析与仿真。该机构主要径适应范围大的特点，它可使管道机器人具有充裕、有以下特点：(1)从水平及垂直两个方向分别进行收稿日期：2010—