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管道机器人之-----管道检测机器人
来源: | 作者:pmo887c4e | 发布时间: 249天前 | 360 次浏览 | 分享到:


众所周知,在智能制造领域中,智能工业机器人被称为“制造业皇冠顶端的明珠”、淘金“中国制造”的“风口”。据相关数据显示, 我国连续五年位居全球工业机器人销量第一。而随着国家政策红利支持、国产品牌的?#20013;?#30740;发?#24230;搿?#20135;品不断从低端向中高端转型,国产机器人的市场份额也迅速得到扩张。

那么小编今天来给大家详细介绍一下管道机器人 管道机器人是一种可沿细小管道内部或外?#23380;?#21160;行走、携带一种或多种传感器及操作机械,在工作人员的遥控操作或计算机自动控制下, 进行一系列管道作业的机、电、仪一体化系?#22330;?/span>

根据管道机器人的不同驱动模式,大致可以分为八种。

第一种是流动式机器人,这类机器人没?#26143;?#21160;装置,只是随着管内流体流动,属于不需要消耗能源的被动型机器人,但是其运动模式相当有限。

第二种是轮式机器人,这一类机器人广泛运用于管道检查工作,许多的商业机器人就是这一类型。

第三种是履带式机器人,即用履带代替轮子。

第四种是腹壁式机器人,这类机器人通过可以伸张的机械臂紧贴管道内壁,推动机器人前进。

第五种是行走式机器人,这类机器人通过机?#24213;?#36816;动,但是这类机器人需要大量驱动器,并且难以控制。

第六种是蠕动式机器人,这类机器人像?#29699;?#19968;样通过身体的伸缩前进。

第七种是螺旋驱动式,即驱动机构做旋转运动,螺旋前进。

第八种是蛇型机器人,这类机器人?#34892;?#22810;关节,像蛇一样前行。

此外,还有一些机器人拥有多?#26234;?#21160;方式。 当然,随着科技发展,技术创新,必将会有越来越多的类型被创造出来。

今天我们主要谈谈轮式机器人,也就是俗称的管道检测机器人,

对于轮式管道检测机器人,精确的运动学模型是实现精确运动控制的基础。对单个轮子、轮式移动机器人在管道曲面上的运动学特性及控制理论方面分析很少,需要建立一套关于轮式管道机器人运动学的理论。现在来谈谈我们武汉固德科技有限公司在管道检测机器人的总体研究方案,

第一步,单个轮子在圆管曲面上的运动学特性分析

单个轮子在圆管曲面上的位姿与运动描述借鉴单个轮子在平面上的位姿与运动描述,通过接触点的切平面推广到圆管的曲面上。以水平圆管中单个轮子分析为例。轮子与圆管的内壁面接触点Q点,圆管的柱面是一个空间曲面,而轮子的外缘圆是一条空间曲线,那么Q同时在空间曲线和空间曲面上。过Q作空间曲线的切线m和空间曲面的切平面,同时作圆柱母线I,那么m和I在切平面上。切平面的法向量,即过接触点的圆柱的半径矢量,和切线m的法线之间的夹角为旦,切线m与柱面母线!之间的夹角为a。?#33539;?#20102;单个轮子在管道曲面上位姿描述之后,推?#35745;?#22312;管道曲面上纯滚动时?#20013;?#30340;轨迹方程。当轮子以角速度。在柱面上纯滚动时,柱面上与轮子接触点的轨迹是一条圆柱螺旋线,可推导出其轨迹参数方程。为了推导出?#20013;?#30340;轨迹,以接触点Q处的切矢、主法线与副法线为坐标轴建立活动坐标系,即弗朗内特(Frenet)活动标架,求解出?#20013;?/span>C点的坐标,然后对其进行微分,即可计算出柱面?#31995;?#20010;轮子满足纯滚动和无侧滑条件下?#20013;?#30636;时速度和?#20013;?#36712;迹扩用同样的方法分析单个轮子在圆管弯道的曲面上,16T"型接头处的满足纯滚动和无侧滑条件下?#20013;?#30636;时速度和轨迹。根据推导的理论,设计轮式管道机器人新型的轮子。

第二步轮式移动机器人在圆管曲面上的几何约束分析入,轮式移动机器人在管道曲面上的位姿用机器人上一点空间坐标和机器人的欧拉角表示。把轮子简化成圆盘之后,每个轮子的外缘?#37096;?#20197;用空间圆的方f养示出来。于四轮或者多于四轮的多轮机器人,机器人在管道的柱面?#26174;?#34892;时,都能?#19994;?#19977;个同时与壁面接触轮子。机器人在圆管的柱面上行驶时,3个与壁面接触的轮子与圆管的柱面始终相切'那么对于每个轮子,轮子与壁面接触点的切向量垂直于圆管半?#26029;?#37327;,同时垂直与轮子半?#26029;?#37327;。根据这一相切条件可以推导出3个约束方程,推导出机器人的空间坐标和欧拉角6个坐标之间的关系。

第三步轮式移动机器人在圆管曲面上的运动学建模:,轮式移动机器人在圆管中运行时,?#20013;?#20043;间的相对距离不变,?#20013;?#21644;机器人本体上所有?#23454;?#20043;间的距离不变,所以不包括轮子,俱包括?#20013;?#30340;轮式机器人本体可以看成一个刚体。轮式机器人在圆管中的运动是一个刚体螺旋运动。?#20013;?#26082;是刚体上一点,又是轮子上的一点,所以通过?#20013;?#30340;速度建立机器人各个轮子运动学特性与机器人本体的运动学特性之间的关系。

轮式移动机器人的控制输入通常为驱动轮的转速和舵轮的方向角。在某一时刻,机器人的位?#20439;?#26631;作为状态变量已知,广对于驱动轮,可以根据前面单个轮子在圆管中的运动学特性分析结果求解出?#20013;?#30340;瞬时速度大不和方向户对于与壁面接触的被动轮,可求解出?#20013;?#30636;时速度的方向。

根据两个?#20013;?#30340;速度可求解出轮式移动机器人做瞬时螺旋的螺旋运动参数,根据此螺旋运动的角速度向量可推导出欧拉角的变化率以及机器人坐标系原点的速度向量,进而可推导出机器人的控制输入与位?#20439;?#26631;变化的关系,即圆管中轮式移动机器人的运动学模型。

第四步 研制二?#33258;?#31649;中轮式移动机器人实验系统,进行相关验证实验设计一套轮子一可张开,即左右两排轮子可以由原来平行伸展成"八"?#20013;?#30340;新型轮式移动机器人系统,配置相应的透明的管道,通过样机的实际实验验证己建立的理论.

爬行机器人搭载平台又称"运动搭载平台",是以运动机构作为载体,根据生产任务可选择?#28304;?#36733;相关检测仪器的平台。已应用于军事、电力、石油石化、无损检测、市政、考?#35834;?#34892;业

武汉固德科技研发有限公司对这一项目的研发?#24230;?#20102;一定的精力,在一批批优秀人才的攻克下,产品销售国内外。城市跳动的脉搏打造过硬的管道检测设备,武汉固德将来?#19981;?#19981;断加入研发?#24230;耄?#21046;造出更先进更好的管道检测机器人,为城市地下管道检测贡献出一份自己的力量,解放人力。

 

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