虑及刚度特性的管内机器人高精度焊缝打磨方法

1

作者 王永青 艾靖超 +2 位作者 李特 兰天 刘海波 《中国机械工程》 北大核心 2025年第2期351-358,368,共9页

针对管内机器人高精度加工难题,以管内焊缝余高修整打磨为例,提出了一种虑及刚度特性的管内机器人高精度磨削方法。首先基于轮式管内加工机器人建立了考虑气动支撑装置刚度特性的有限元仿真模型,获得了不同加工载荷和位姿下的变形关系;... 针对管内机器人高精度加工难题,以管内焊缝余高修整打磨为例,提出了一种虑及刚度特性的管内机器人高精度磨削方法。首先基于轮式管内加工机器人建立了考虑气动支撑装置刚度特性的有限元仿真模型,获得了不同加工载荷和位姿下的变形关系;然后建立了基于高度特征的焊缝识别方法,采用三次B样条模型建立了焊缝母线参数方程,从而提出了融合刚度补偿量的加工轨迹点生成方法;最后通过机器人样机实验验证了所提方法对于管内焊缝打磨的有效性。结果表明:该方法可将约1 mm的焊缝余高精确修整至0.2 mm以内,加工后焊缝平均余高与设计余高的误差不超过5%,能够实现焊缝高精度加工。 展开更多

关键词 管内机器人 机器人加工 刚度 焊缝打磨

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石油钻井平台装备电动化进程及趋势 被引量：7

2

作者 孟祥卿 《石油机械》 北大核心 2024年第2期11-16,共6页

针对国内外电驱动管柱自动化作业装备开展技术研究,分析了美国Canrig公司钻台机器人、排管机器人、电动铁钻工、输管机器人,美国NOV公司钻台机器人及其相关自动化作业系统,法国道达尔公司巡检机器人7类产品的功能、特性等;论述了国内电... 针对国内外电驱动管柱自动化作业装备开展技术研究,分析了美国Canrig公司钻台机器人、排管机器人、电动铁钻工、输管机器人,美国NOV公司钻台机器人及其相关自动化作业系统,法国道达尔公司巡检机器人7类产品的功能、特性等;论述了国内电动扶管手、二层台机械手、指梁、巡检机器人等技术和应用现状。通过技术对标分析得出:国内外石油钻机装备均向智能、高效、绿色化发展,钻井作业由传统人力操作逐步向自动化、智能化转变;国外装备在小体积大功率驱动、防尘防水、防爆防盐雾、多轴协同等关键技术突破方面优于国内,而其在产品多样性以及应用推广方面与国内差距明显。建议国内基于电传动系统的特点,突破传统理念,研发新型高效装备;以及在装备自主决策、故障诊断等方面加大技术攻关力度。研究结果可为我国石油钻井装备技术发展提供参考。 展开更多

关键词 石油钻井平台 管柱自动化 工业机器人 伺服驱动 石油钻机 人机交互

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管内移动微型机器人研究与发展现状 被引量：23

3

作者 孙立宁 刘品宽 +1 位作者 吴善强 刘涛 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2003年第4期326-332,共7页

管内移动微型机器人是微型机器人领域的一个重要的方向,其主要包括用于发电、化工、制冷等行业中的细小管道检测的刚性管内移动的微小型机器人,以及能进入人肠道的内窥镜的柔性管内移动的微型机器人。将微型机器人的研究方向与内容进行... 管内移动微型机器人是微型机器人领域的一个重要的方向,其主要包括用于发电、化工、制冷等行业中的细小管道检测的刚性管内移动的微小型机器人,以及能进入人肠道的内窥镜的柔性管内移动的微型机器人。将微型机器人的研究方向与内容进行总结,介绍管内移动微型机器人的国内外研究发展现状,讨论管内移动微型机器人的研究内容与方向。 展开更多

关键词 管内移动 微型机器人 管道检测 内窥镜 研究现状

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细小管道内爬行的微机器人 被引量：17

4

作者 孙麟治 孙萍 +1 位作者 秦新捷 王存敏 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 1998年第5期57-63,共7页

基于现代精密加工技术制造的微机械，有着广阔的应用前景。特别是直径Φ１０～２０ｍｍ（１英寸）的细小管道，要求研制新型微机器人用于无损检查管壁和维修。考虑到电磁驱动器，具有结构简单、单位行程长、动作灵敏、控制方便等优点，... 基于现代精密加工技术制造的微机械，有着广阔的应用前景。特别是直径Φ１０～２０ｍｍ（１英寸）的细小管道，要求研制新型微机器人用于无损检查管壁和维修。考虑到电磁驱动器，具有结构简单、单位行程长、动作灵敏、控制方便等优点，研制了一种电磁式微机器人，外形尺寸Φ１５×３０ｍｍ，自重２５ｇ，它可以在Φ２０ｍｍ金属管内爬行，移动速度６～８ｍｍ／ｓ，有垂直爬坡能力。所加电压１６～２０Ｖ，频率３０～７０Ｈｚ。 展开更多

关键词 微机械 机器人 管道检修

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螺旋轮驱动的细小管内移动机器人研究 被引量：20

5

作者 钱晋武 章亚男 +2 位作者 孙麟治 苏建良 秦新捷 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 1999年第4期54-58,共5页

螺旋轮驱动的管内机器人是一种适合小口径管内移动作业的微小机器人形式。它由动力内置式螺旋运动机构和 Ｃ Ｃ Ｄ 摄像头／ 监视装置组成。本文分析了这种移动机构的运动和力学性能。经过对原理样机的试验测试，得到移动性能的实验数... 螺旋轮驱动的管内机器人是一种适合小口径管内移动作业的微小机器人形式。它由动力内置式螺旋运动机构和 Ｃ Ｃ Ｄ 摄像头／ 监视装置组成。本文分析了这种移动机构的运动和力学性能。经过对原理样机的试验测试，得到移动性能的实验数据，为开发适应φ２０ｍ ｍ 管径的螺旋运动机构提供设计依据。 展开更多

关键词 螺旋轮 移动机构 管道检查 机器人

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基于ADAMS的微型管道机器人三维实体运动仿真 被引量：16

6

作者 赵玉侠 狄杰建 高德文 《实验室研究与探索》 CAS 北大核心 2011年第1期26-29,共4页

在ADAMS环境下,建立了小口径六轮机器人运动模型,创建了相应的仿真环境,并进行了三维实体运动仿真。通过对质心处的位移、速度、加速度曲线以及对弹簧的力和驱动力矩曲线的分析,证明该六轮机器人在直管道内的移动具有基本的运动稳定性... 在ADAMS环境下,建立了小口径六轮机器人运动模型,创建了相应的仿真环境,并进行了三维实体运动仿真。通过对质心处的位移、速度、加速度曲线以及对弹簧的力和驱动力矩曲线的分析,证明该六轮机器人在直管道内的移动具有基本的运动稳定性和可行性。为了解机器人工作空间的形态和大小提供了一种实验手段。以管道内受限微型机器人的运动学模型为例进行了运动学分析。结果表明,该行走机构具有结构紧凑、驱动效率高、安装方便、工作可靠、成本低廉等特点。 展开更多

关键词 微型管道机器人 ADAMS 运动学

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潜游式管道机器人动力学分析 被引量：6

7

作者 赵大旭 陈柏 +1 位作者 吴洪涛 田富洋 《华南理工大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第8期66-71,共6页

分析了管道机器人在充满液体的管道中运行时的受力状况,在此基础上建立了基于欧拉参数(四元数)的潜游式管道机器人六自由度空间运动的动力学模型。对于在特定的三维弯管道内沿规划路径游动的机器人,通过流体力学仿真软件Fluent计算出机... 分析了管道机器人在充满液体的管道中运行时的受力状况,在此基础上建立了基于欧拉参数(四元数)的潜游式管道机器人六自由度空间运动的动力学模型。对于在特定的三维弯管道内沿规划路径游动的机器人,通过流体力学仿真软件Fluent计算出机器人的流场阻力并代入该动力学模型,在Mathematica环境下可计算出机器人的受力.利用该模型进行的动力学仿真得到了机器人在确定形状的弯曲管道中游动时所需的驱动力.欧拉参数(四元数)的引入有效地避免了奇异性. 展开更多

关键词 微型游动机器人 管道 动力学模型 流体阻力 仿真

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医用管道微机器人的研究进展 被引量：5

8

作者 刘文光 陈和恩 陈扬枝 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2004年第5期14-16,共3页

在总结国内、外医用管道微机器人的研究现状和各种驱动方法的基础上 ,介绍一种医用管道微机器人新型驱动方法。

关键词 管道 微机器人 实验台

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国内外微小管道机器人的研究现状 被引量：11

9

作者 王耀华 左仁贵 《机械设计》 CSCD 北大核心 2010年第12期1-5,17,共6页

微小管道机器人主要应用于工业上一些不便于人工作业的细小管道和人体肠道与血管内,它的研究涉及到诸多学科,是机器人研究领域的重要发展方向之一,具有重要的研究价值和广阔的应用前景。文中介绍了微小管道机器人的用途和分类,综合分析... 微小管道机器人主要应用于工业上一些不便于人工作业的细小管道和人体肠道与血管内,它的研究涉及到诸多学科,是机器人研究领域的重要发展方向之一,具有重要的研究价值和广阔的应用前景。文中介绍了微小管道机器人的用途和分类,综合分析了国内外研发的典型微小型管道机器人,介绍其工作原理,分析了管道微型机器人研究所面临的一些关键技术并指出未来的发展趋势。 展开更多

关键词 微小型 机器人 管道机器人 发展现状 能源供给

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微小管道机器人适应不同管径的3种调节机构的力学分析 被引量：8

10

作者 徐从启 解旭辉 +1 位作者 戴一帆 李圣怡 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2008年第10期1145-1148,共4页

针对内径为15 mm^20 mm的微小管道,设计了3种适应不同管径的常用调节机构。分析了凸轮推杆和丝杠螺母副调节机构的力学特性,并给出了计算结果,比较分析了各自的优缺点。根据实际需要,最终选用了丝杠螺母副调节机构,设计了能适应管径为15... 针对内径为15 mm^20 mm的微小管道,设计了3种适应不同管径的常用调节机构。分析了凸轮推杆和丝杠螺母副调节机构的力学特性,并给出了计算结果,比较分析了各自的优缺点。根据实际需要,最终选用了丝杠螺母副调节机构,设计了能适应管径为15 mm^20 mm管道的机器人。利用机械系统动力学仿真软件ADAMS建立了机器人虚拟样机牵引力测试模型,仿真表明:该调节机构具有15 N左右的牵引力输出,且该调节机构的适应管径能力很好地满足设计需要。 展开更多

关键词 微小管道机器人 凸轮推杆 蜗轮蜗杆 丝杠螺母副 虚拟样机

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新型微小管道机器人驱动特性分析 被引量：6

11

作者 徐从启 解旭辉 戴一帆 《国防科技大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期152-158,共7页

研制了一种具有“大驱动、快速、长距离运动”综合性能的新型微小管道机器人。机器人采用电机驱动蠕动式爬行方案，主要包括自调节支撑机构、柔性保持机构、软轴驱动机构、卸载机构等，适用于直径为15～20mm的微细管道。在介绍了工作原... 研制了一种具有“大驱动、快速、长距离运动”综合性能的新型微小管道机器人。机器人采用电机驱动蠕动式爬行方案，主要包括自调节支撑机构、柔性保持机构、软轴驱动机构、卸载机构等，适用于直径为15～20mm的微细管道。在介绍了工作原理及机构组成的基础上，对各机构的力学特性进行了分析。虚拟仿真和样机试验表明，机器人能顺利通过曲率半径不小于80mm的弯管，移动速度为8～10mm/s，具有0-90°爬坡能力，可双向移动，其负载能力不小于10N，载重自重比可达6．67：1。 展开更多

关键词 微小管道机器人 自调节机构 力学特性 虚拟样机

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具有柔性传动能力的气压驱动微型管道机器人 被引量：10

12

作者 任立敏 谭益松 殷国成 《液压与气动》 北大核心 2016年第8期18-23,共6页

针对火力发电厂110 MW冷凝器蒸汽回流回路等微型管道的检测和维护问题,研制了一种具备柔性传动能力的气压驱动微型管道机器人,设计了柔性动力传输系统,实现了机器人的驱动源外置和动力的柔性长距离传输。建立了微型管道机器人在直线管... 针对火力发电厂110 MW冷凝器蒸汽回流回路等微型管道的检测和维护问题,研制了一种具备柔性传动能力的气压驱动微型管道机器人,设计了柔性动力传输系统,实现了机器人的驱动源外置和动力的柔性长距离传输。建立了微型管道机器人在直线管道、弯曲管道的运动学分析和驱动力分析模型,为驱动力外置提供了控制依据。在管径为70 mm的复合管道的实验研究表明:该气压驱动微型管道机器人在柔性软轴的作用下,可以有效地获得来自外置动力源的驱动力,能够实现在具有任意曲率半径的微型管道内部行走。 展开更多

关键词 气压驱动 微型管道机器人 钢丝弹簧轴 柔性传动

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压电式细小管道微机器人结构特点与运动分析 被引量：3

13

作者 孙萍 孙麟治 +1 位作者 秦新捷 龚振邦 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第z2期335-336,共2页

本文详细介绍压电式细小管道机器人的驱动方式。

关键词 微机器人 管道 压电驱动器

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微小管道探测机器人系统 被引量：1

14

作者 钱晋武 章亚男 +5 位作者 沈林勇 程维明 杨建鸿 李劲松 叶琛 卞雪飞 《高技术通讯》 EI CAS CSCD 2001年第2期92-94,共3页

阐述了在国家高技术研究与发展计划的资助下 ,在研制TubotI、TubotII机器人系统过程中取得的主要进展。该微小管道探测机器人系统由管内移动机构、驱动与控制系统。

关键词 微小机器人 微管道检查 移动机构 驱动系统 控制系统

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外场驱动无缆微型机器人的行走机理 被引量：2

15

作者 张永顺 贾振元 +3 位作者 丁凡 王福吉 史纯 郭丽莎 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第14期1171-1175,共5页

提出了一种以管道外磁场来驱动控制微型管道机器人行走的方法 ,基于振动原理实现了微机器人的行走。其特点是采用无缆驱动方式 ,使机器人可靠性和实用性都得到提高。其原理是通过管外时变振荡磁场频率的改变 ,借助微机器人磁致伸缩合金... 提出了一种以管道外磁场来驱动控制微型管道机器人行走的方法 ,基于振动原理实现了微机器人的行走。其特点是采用无缆驱动方式 ,使机器人可靠性和实用性都得到提高。其原理是通过管外时变振荡磁场频率的改变 ,借助微机器人磁致伸缩合金微驱动器的磁机耦合作用 ,将时变振荡磁场能转换成机器人弹性腿的振动机械能 ;上下弹性腿的刚度系数不同 ,可将微驱动器的轴向振动转化为机器人的径向振动从而实现机器人的行走。介绍了系统组成及工作原理 ,对行走机理进行了基础性研究 ,建立了机器人运动方程。实验表明机器人系统切实可行 。 展开更多

关键词 微型管道机器人 磁致伸缩驱动器 外磁场驱动 行走机理

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小口径管道用机器人行星齿轮式行走机构设计 被引量：3

16

作者 马荣朝 潘英俊 秦岚 《农业机械学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期109-111,共3页

为了在小口径管道内进行探测和排除故障 ,提出采用直径 2 5 m m的行星齿轮式机器人行走机构 ,并对行星齿轮减速机构和行星车轮机构的原理、传动比、传动效率和传动特点进行了分析。结果表明 ,这种微型机器人行星车轮机构能较好地解决在... 为了在小口径管道内进行探测和排除故障 ,提出采用直径 2 5 m m的行星齿轮式机器人行走机构 ,并对行星齿轮减速机构和行星车轮机构的原理、传动比、传动效率和传动特点进行了分析。结果表明 ,这种微型机器人行星车轮机构能较好地解决在小口径管道内的移动问题 。 展开更多

关键词 小口径 管道用机器人 行星齿轮式 行走机构 设计

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惯性冲击驱动管内移动机器人设计(英文) 被引量：5

17

作者 刘品宽 温志杰 李锦 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第12期2320-2326,共7页

设计了一种以压电双层膜为基本结构,通过惯性冲击原理达到运动驱动目的的管内移动机器人。该机器人主要由一个典型的压电双层膜结构和惯性质量串联构成。工作时,压电双层膜的变形由惯性冲击转化为整体结构的直线位移。从理论上分析了惯... 设计了一种以压电双层膜为基本结构,通过惯性冲击原理达到运动驱动目的的管内移动机器人。该机器人主要由一个典型的压电双层膜结构和惯性质量串联构成。工作时,压电双层膜的变形由惯性冲击转化为整体结构的直线位移。从理论上分析了惯性冲击原理的核心问题:惯性冲击力与管壁和机器人之间摩擦力的关系,并通过MATLAB和AN-SYS等软件对整个系统的动态响应做了仿真。相关的验证表明,所设计的管内移动机器人运动步长可以达到0.15μm,具有精密运动和高效率的优点,可以在工业中广泛应用。 展开更多

关键词 管内移动机器人 压电双层膜 惯性冲击原理 摩擦模型 有限元分析

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管道内微机器人弯管运动的动力学稳定性 被引量：2

18

作者 程良伦 杨宜民 《控制理论与应用》 EI CAS CSCD 北大核心 2001年第1期62-68,共7页

介绍了一种新型管道内微机器人 ,根据该机器人建立了有摩擦接触的微机器人受限运动的动力学模型 ,用奇异摄动法解释了降阶刚体模型接触力稳定性的附加条件 .

关键词 管道内微机器人 弯管运动 稳定性 动力学

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双压电薄膜管道微机器人的功耗分析及电路优化设计 被引量：1

19

作者 罗怡 龚振邦 +1 位作者 孙麟治 孙萍 《光学精密工程》 EI CAS CSCD 2001年第6期539-541,共3页

研究了PZT双压电薄膜管道微机器人的功率消耗 ,推导出其功耗计算公式S =Kfcv2 ,指出微机器人功耗与驱动电压幅值平方成正比 ,与驱动电压的频率成正比 ,与微机器人的电容成正比。优化设计了微机器人的驱动电路 ,使得其在驱动电压幅值不... 研究了PZT双压电薄膜管道微机器人的功率消耗 ,推导出其功耗计算公式S =Kfcv2 ,指出微机器人功耗与驱动电压幅值平方成正比 ,与驱动电压的频率成正比 ,与微机器人的电容成正比。优化设计了微机器人的驱动电路 ,使得其在驱动电压幅值不变的情况下 ,大幅度提高运动速度。通过实验验证此结论。 展开更多

关键词 微机器人 压电驱动器 管道 功耗 电路优化设计

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基于光学导航定位的钹形压电微型管道机器人 被引量：1

20

作者 李江雄 郭彤 柯映林 《浙江大学学报（工学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2006年第6期927-931,941,共6页

为了提高管道机器人的装载能力、运行速度并使机器人具有感知其自身位移的能力,研制了一种基于钹形压电驱动器和光学导航技术的微型管道机器人.设计了基于Φ8 mm钹形压电驱动器的管道机器人装载机构,建立了该装载机构的动力学模型,并分... 为了提高管道机器人的装载能力、运行速度并使机器人具有感知其自身位移的能力,研制了一种基于钹形压电驱动器和光学导航技术的微型管道机器人.设计了基于Φ8 mm钹形压电驱动器的管道机器人装载机构,建立了该装载机构的动力学模型,并分别用有限元法分析和实验验证了该动力学模型.采用基于快速图像获取和图像处理技术的光学导航芯片,设计了机器人自身位移检测单元.实验结果表明,该机器人装载机构负载可达自身重量的4倍,最大速度达41.7 mm/s,自身位移检测单元能检测机器人在管道内的直线和旋转运动位移,检测精度为0.3%. 展开更多

关键词 微型管道机器人 压电驱动器 钹形 位移检测 光学导航技术

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