一种新型步进式管道机器人的设计与运动学研究.pdf

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1、第29卷第5期2016年9月机电产品开簋与钏新Development＆InnovationofMachinery＆ElectricalProductsV01．29，No．5Sep．，2016文章编号：1002—6673(2016)05-008-04一种新型步进式管道机器人的设计与运动学研究罗继曼，张东跃(沈阳建筑大学机械工程学院，辽宁沈阳110168)摘要：为增大管道机器人在管道内行程、提高其负栽能力和自适应管径能力，设计了基于凸轮连杆组合机构的步进式管道机器人。凸轮机构实现周向伸缩运动，步进单元与凸轮伸缩机构协调运动实现步进运动。描述了该机器人的结构组成和行走机理，建立了数学模型和虚拟

2、样机，ADAMS运动学仿真分析，结果表明，机器人步距99．55mm，步进速度3．78cm／s，步进运动速度平稳，加速度平缓．并具有一定的管径适应能力，该机构可以应用于其他类型管道机器人予以借鉴。关键词：步进式管道机器人；凸轮；连杆机构；仿真分析中图分类号：THll2文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1002—6673．2016．05．004DesignandKinematicsSimulationofaNewStep-姆pePipelineRobotLUOJi—Man，ZHANGDong-Yue(SchoolofMechanicdEngineering，Shenyang

3、JianzhuUmveniW，ShenyangLiaoning110168，China)Abstract：InordertOincreasethekinematicsperformanceandloadcapacityofthepipelinerobot，tOimprovethepipelinedredgingcapacityandadaptiveabilityofthepipeline，onekindofnewstep—typepipelinerobotisdesignedbasedonacombinationofcamandlinkmecha-nism．Itslegsaredrive

4、nbyacammechanismtOcompletetelescopicmovement，andsteppingfunctionoftherobotachievedbycoordinatingmovementofthecaI-rlandalinkmechanism．Thestructureandwalkingmecharlismofthenewtypeofsteptypepipehnerobotarede-scribed，andthevirtualprototypeandkinematicmodelarebuilt．Thekinematicssimulationanalysisofthe

5、virtualprototypeisfinished，andthefeasibilityoftheschemeisverified，andthen，theappropriateofmotionparamete巧andmovementregularityareobtained．Simulationresultsshowthat，thestepdistanceachieves99．55ram，andforwardspeedis3．78cm／s；therobothassteadyspeedduringforwardwalking，anditsac-celerationissmaller，and

6、hasacertainabilitytOadaptpipediameter．Keywords：step—typepipelinerobot；canlmechanism；linkmechanism；kinematicssimulationanalysis0引言近年来随着经济的繁荣发展，城市规模越来越大，地I下排水管道网规模也随之扩展。因为大批的排水管道系统铺设年代久远，一些管道系统排水问题也逐渐凸显出来，即管道淤积甚至堵塞导致排水不畅。这会严重影响城市居民日常生活。打乱社会正常生产生活秩序，给居民生活带来了极大的安全隐患。目前国外对管道机器人的研究逐步成熟，但国内还处于研发阶段。曹建树Il

7、l等研究的蠕动式管道清淤机器人，采用模块化方法对模块加以组合并对其进行了总体方案设计，给出了蠕动行走的液压油路方案，研制了一台污水管道清淤机器人．但该方案的管道机器人的运动空间有限，修稿日期：2016—06—29作者简介：罗继曼(1966一)，女，四川双流县人，教授。研究方向：机器人设计和制造技术。8管道直径适应能力小：嵇鹏程[61等研究了一种基于ArI'89C51的新型适应管径的排水管道清淤机器人。通过压力传感器MCL—L测量轮子