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文檔簡介
1、鏈式多單元支撐輪式管道機器人系統(tǒng)可以高效經(jīng)濟地完成管道質量檢測、故障診斷以及維護修復等作業(yè),在工程管道內(nèi)應用廣泛。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知與合理分配、減輕支撐輪的摩擦磨損等目標,都與機器人系統(tǒng)的動力學特性有直接關系。
本文基于支撐輪式管道機器人的典型樣機,建立鏈式多單元管道機器人系統(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系。分析驅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體力矩的平衡方程?;诶碚撨M行相應的算例分析。
將鏈式多單元管道機器人系統(tǒng)看作是多剛體系統(tǒng),基于多剛體系統(tǒng)動力學的拉格朗日方法建立動力學模型。建立不考慮管道約束作用的基本動力學方程后,通過拉格朗日乘子在基本動力學方程中添加管道接觸作用力而得到完整動
3、力學方程;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,化簡得到一個標準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,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動單元驅動輪的輸入角速度,判斷各驅動輪的運動狀態(tài),通過仿真分析,得到管道內(nèi)各個支撐輪與管
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