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管道攀爬机器人非接触变磁隙式永磁吸附机构的设计与吸附性能优化
被引量：
15
1
作者
郭登辉
陈原
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第14期1659-1668,共10页
设计了一种能自适应吸附不同直径管道的非接触变磁隙式攀爬机器人。采用矢量磁位法和有限元法建立了吸附机构的磁场分布模型和磁吸附力模型。基于空间力系统的平衡方程建立了机器人的力学模型,得出爬壁机器人需要的最小磁吸附力。基于...
设计了一种能自适应吸附不同直径管道的非接触变磁隙式攀爬机器人。采用矢量磁位法和有限元法建立了吸附机构的磁场分布模型和磁吸附力模型。基于空间力系统的平衡方程建立了机器人的力学模型,得出爬壁机器人需要的最小磁吸附力。基于磁场和磁吸附力的理论模型与Maxwell仿真,通过离散组合法得到了最优磁铁宽度和磁吸附力。通过不同磁场和磁吸附力的对比计算,在最优磁铁宽度为80 mm时,得出近似圆弧机构单位体积的磁吸附力为0.0078 N/mm3,大于矩形磁铁单位体积的磁吸附力0.0047 N/mm3,它产生的磁吸附力满足单个机构所需的最小磁吸附力2100 N的负载要求。最后,通过实验获得了磁吸附机构的磁吸附力特性,证明了磁吸附机构优化设计的可行性。
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关键词
非接触变磁吸附
管道攀爬机器人
优化分析
磁感应强度
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职称材料
面向电厂管道的攀爬机器人运动规划与仿真
被引量：
3
2
作者
寇重光
谢涛
+2 位作者
陈潇
游鹏辉
肖晓晖
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第8期1936-1943,共8页
针对电厂管道检测作业,围绕多屏平行管道环境中直管、管间和管屏间的攀爬作业需求,设计一种5自由度攀爬机器人,并进行运动规划分析。首先,分析运动需求,确定攀爬机器人的构型;其次,针对直管攀爬、管间过渡和管屏过渡的攀爬运动进行规划...
针对电厂管道检测作业,围绕多屏平行管道环境中直管、管间和管屏间的攀爬作业需求,设计一种5自由度攀爬机器人,并进行运动规划分析。首先,分析运动需求,确定攀爬机器人的构型;其次,针对直管攀爬、管间过渡和管屏过渡的攀爬运动进行规划,提出3种步态;之后,采用基于D-H法建立的机器人运动学模型,采用逆运动学求解对应位姿点的关节角度;再通过5次多项式插值得到角度-时间序列;最后,采用ADAMS虚拟样机技术进行仿真,分析攀爬过程中的能耗及各关节的受力情况。研究结果表明:所规划的步态能够满足运动需求;直管攀爬中随着步距由50 mm增大至150 mm,机器人最大转矩增加17.76%,总能耗降低39.94%,在保证关节转矩足够的情况下可通过增大步距以降低能耗;各工况中,管间过渡的旋转关节与管屏过渡的夹持手爪所需力矩最大,在步态优化与样机设计时需重点校核。
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关键词
管道攀爬机器人
运动规划
运动学
仿真分析
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职称材料
轮式管外攀爬机器人结构设计与动力特性分析
被引量：
27
3
作者
段宇
侯宇
《机械设计与制造》
北大核心
2016年第12期17-20,共4页
为了提高对高空运输管道检测的自动化水平,降低人工检测输送有毒气体管道的风险,设计了一种具有良好的越障性能和负载能力的轮式管外攀爬机器人。以机器人爬越直管、弯管以及适应不同管径变化为目标,设计了总体结构和关键尺寸。分析了...
为了提高对高空运输管道检测的自动化水平,降低人工检测输送有毒气体管道的风险,设计了一种具有良好的越障性能和负载能力的轮式管外攀爬机器人。以机器人爬越直管、弯管以及适应不同管径变化为目标,设计了总体结构和关键尺寸。分析了机器人在垂直管道、水平管道的爬升稳定性,并进行了转弯过程分析。基于ADAMS进行了机器人爬行过程的动力特性分析,计算了垂直攀爬过程中的阻力与能耗。结果表明本设计的管道攀爬机器人具有较好的爬升效率、越障能力以及负载能力。
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关键词
管道攀爬机器人
结构设计
动力特性
负载能力
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职称材料
题名
管道攀爬机器人非接触变磁隙式永磁吸附机构的设计与吸附性能优化
被引量：
15
1
作者
郭登辉
陈原
机构
山东大学机电与信息工程学院
出处
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第14期1659-1668,共10页
基金
国家自然科学基金(52075293)
山东省自然科学基金(ZR2019MEE019)
中央高校基本科研业务费专项资金(2019ZRJC006)。
文摘
设计了一种能自适应吸附不同直径管道的非接触变磁隙式攀爬机器人。采用矢量磁位法和有限元法建立了吸附机构的磁场分布模型和磁吸附力模型。基于空间力系统的平衡方程建立了机器人的力学模型,得出爬壁机器人需要的最小磁吸附力。基于磁场和磁吸附力的理论模型与Maxwell仿真,通过离散组合法得到了最优磁铁宽度和磁吸附力。通过不同磁场和磁吸附力的对比计算,在最优磁铁宽度为80 mm时,得出近似圆弧机构单位体积的磁吸附力为0.0078 N/mm3,大于矩形磁铁单位体积的磁吸附力0.0047 N/mm3,它产生的磁吸附力满足单个机构所需的最小磁吸附力2100 N的负载要求。最后,通过实验获得了磁吸附机构的磁吸附力特性,证明了磁吸附机构优化设计的可行性。
关键词
非接触变磁吸附
管道攀爬机器人
优化分析
磁感应强度
Keywords
non-contact variable magnetic adsorption
pipe climbing robot
optimization analysis
magnetic induction
分类号
TP242 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
面向电厂管道的攀爬机器人运动规划与仿真
被引量：
3
2
作者
寇重光
谢涛
陈潇
游鹏辉
肖晓晖
机构
武汉大学动力与机械学院
出处
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018年第8期1936-1943,共8页
基金
国家自然科学基金资助项目(51675385)~~
文摘
针对电厂管道检测作业,围绕多屏平行管道环境中直管、管间和管屏间的攀爬作业需求,设计一种5自由度攀爬机器人,并进行运动规划分析。首先,分析运动需求,确定攀爬机器人的构型;其次,针对直管攀爬、管间过渡和管屏过渡的攀爬运动进行规划,提出3种步态;之后,采用基于D-H法建立的机器人运动学模型,采用逆运动学求解对应位姿点的关节角度;再通过5次多项式插值得到角度-时间序列;最后,采用ADAMS虚拟样机技术进行仿真,分析攀爬过程中的能耗及各关节的受力情况。研究结果表明:所规划的步态能够满足运动需求;直管攀爬中随着步距由50 mm增大至150 mm,机器人最大转矩增加17.76%,总能耗降低39.94%,在保证关节转矩足够的情况下可通过增大步距以降低能耗;各工况中,管间过渡的旋转关节与管屏过渡的夹持手爪所需力矩最大,在步态优化与样机设计时需重点校核。
关键词
管道攀爬机器人
运动规划
运动学
仿真分析
Keywords
pipeline climbing robot
motion planning
kinematics
simulation analysis
分类号
TP242.2 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
轮式管外攀爬机器人结构设计与动力特性分析
被引量：
27
3
作者
段宇
侯宇
机构
武汉科技大学机械自动化学院
出处
《机械设计与制造》
北大核心
2016年第12期17-20,共4页
文摘
为了提高对高空运输管道检测的自动化水平,降低人工检测输送有毒气体管道的风险,设计了一种具有良好的越障性能和负载能力的轮式管外攀爬机器人。以机器人爬越直管、弯管以及适应不同管径变化为目标,设计了总体结构和关键尺寸。分析了机器人在垂直管道、水平管道的爬升稳定性,并进行了转弯过程分析。基于ADAMS进行了机器人爬行过程的动力特性分析,计算了垂直攀爬过程中的阻力与能耗。结果表明本设计的管道攀爬机器人具有较好的爬升效率、越障能力以及负载能力。
关键词
管道攀爬机器人
结构设计
动力特性
负载能力
Keywords
Pipe Climbing Robot
Structure Design
Dynamic Characteristics
Load Capacity
分类号
TH16 [机械工程—机械制造及自动化]
TP242.2 [自动化与计算机技术—检测技术与自动化装置]
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职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
管道攀爬机器人非接触变磁隙式永磁吸附机构的设计与吸附性能优化
郭登辉
陈原
《中国机械工程》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
15
在线阅读
下载PDF
职称材料
2
面向电厂管道的攀爬机器人运动规划与仿真
寇重光
谢涛
陈潇
游鹏辉
肖晓晖
《中南大学学报（自然科学版）》
EI
CAS
CSCD
北大核心
2018
3
在线阅读
下载PDF
职称材料
3
轮式管外攀爬机器人结构设计与动力特性分析
段宇
侯宇
《机械设计与制造》
北大核心
2016
27
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职称材料
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