具有自适应能力管道机器人的设计与运动分析.pdfVIP

学兔兔 第 45卷第 1期 机 械 工 程 学 报 VO1．45 NO．1 2009年 1月 JOURNALOFMECHANICALENGINEERING Jan． 2009 DoI：10．3901J／ME．2009．01．154 具有 自适应能力管道机器人的设计与运动分析木 李 鹏 ， 马书根 ，2 李 斌 王越超 f1．中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室 沈阳 110016； 2．立命馆大学机器人学系 滋贺 525．8577 日本； 3．中国科学院研究生院 北京 1000391 摘要：提出并研制一种基于自适应移动机构的管内探查机器人。通过对机器人传动机构的设计，实现了在不增加驱动电动机 数量的前提下，机器人具有适应不同管道直径的能力。机器人的传动机构能够在管道直径改变时，自动地改变行走部件的输 出形式以克服障碍，完成越障任务。在没有应用链式多节构型的情况下，机器人配备一个驱动电动机就能够完成越障任务， 改善了传统螺旋驱动式机器人越障能力不高的问题，同时也提高了对驱动电动机的使用效率。为了分析试验中发现的机器人 保持架 自转现象，对机器人进行运动分析，并由分析结果对相关部分进行改进。试验结果表明，该机器人能够在内径为 190mm 和 180mlTl的管道中行进，并能够顺利通过两节管道间形成的同心台阶障碍，验证了自适应移动机构的行走能力。 关键词：自适应移动机构 管道机器人 机构设计 运动分析 螺旋驱动 中图分类号：TP242．3 DesignandM otionAnalysisofanIn—pipeRobot withAdaptabilitytoPipeDiameters LIPeng ‘ MA Shugen · LIBin WANGYuechao (1．StateKeyLaboratoryofRobotics，ShenyangInstituteofAutomation， ChineseAcademyofSciences，Shenyang110016； 2．Depa~mentofRobotics，RitsumeikanUniversity,Shiga—ken525—8577，Japan； 3．GraduateSchool，ChineseAcademyofSciences，Beijing100039) Abstract：Forthepurposeofpipeinspection，anadaptivemobilemechanism isproposedandarobotbasedonthismechanism is designedanddeveloped．Duetotheuniquetransmissionmechanism therobothastheadaptabilitytothechangeofpipediameters， whilenumberofthedrivingactuatordoesnotincrease．Whentherobotencountersastep，theadaptivemobilemechnaism ofthe robotwillchangeitsworkingmodetosurmounttheobstacle．Comp~edtoclassicalscrew—drivenrobots，thisrobotdoesnotemploy thelink—typeconfiguration，butonlyusesoneacutatortosolvethelow capabilityofsurmountingob