鏈?zhǔn)蕉鄦卧艿罊C器人動力學(xué)特性研究.pdf

1、鏈?zhǔn)蕉鄦卧屋喪焦艿罊C器人系統(tǒng)可以高效經(jīng)濟地完成管道質(zhì)量檢測、故障診斷以及維護修復(fù)等作業(yè),在工程管道內(nèi)應(yīng)用廣泛。實現(xiàn)管道機器人系統(tǒng)柔順地通過管道環(huán)境、自身攜帶有限能源的預(yù)知與合理分配、減輕支撐輪的摩擦磨損等目標(biāo),都與機器人系統(tǒng)的動力學(xué)特性有直接關(guān)系。
　　本文基于支撐輪式管道機器人的典型樣機,建立鏈?zhǔn)蕉鄦卧艿罊C器人系統(tǒng)的通用物理模型,該通用物理模型包含支撐輪式管道機器人的共性與主要特點?？紤]支撐輪尺寸,建立管道機器人系統(tǒng)的彎管

2、運行位姿模型;在此基礎(chǔ)上,分析并得到機器人系統(tǒng)通過彎管過程中各個支撐輪的理論速比關(guān)系。分析驅(qū)動單元可能輸出的牽引力,并通過對任意單元體的受力情況分析,建立機器人的靜力平衡方程與存在轉(zhuǎn)體力矩的平衡方程?；诶碚撨M行相應(yīng)的算例分析。
　　將鏈?zhǔn)蕉鄦卧艿罊C器人系統(tǒng)看作是多剛體系統(tǒng),基于多剛體系統(tǒng)動力學(xué)的拉格朗日方法建立動力學(xué)模型。建立不考慮管道約束作用的基本動力學(xué)方程后,通過拉格朗日乘子在基本動力學(xué)方程中添加管道接觸作用力而得到完整動

3、力學(xué)方程;從管道接觸約束的切向與法向來建立接觸-分離、粘滯-滑移接觸狀態(tài)的互補特征。最終,化簡得到一個標(biāo)準(zhǔn)形式的線性互補問題,通過對該線性互補問題求解即可得到機器人系統(tǒng)的動力學(xué)特性。對管道機器人在直管內(nèi)勻速運行情況下進行算例分析。
　　基于虛擬樣機技術(shù),采用ADAMS建立管道機器人系統(tǒng)的虛擬樣機模型與管道環(huán)境。在不同姿態(tài)角下,將理論角速度作為驅(qū)動單元驅(qū)動輪的輸入角速度,判斷各驅(qū)動輪的運動狀態(tài),通過仿真分析,得到管道內(nèi)各個支撐輪與管