流體驅(qū)動式管道機器人驅(qū)動特性研究.pdf

1、流體驅(qū)動式管道機器人依靠首尾兩端流體介質(zhì)的壓力差實現(xiàn)自驅(qū)動，很好地解決了能源供給問題，尤其適合長距離在役油氣管線的檢測作業(yè)。然而，此類管道機器人多無自主行走能力，運行過程中經(jīng)常出現(xiàn)時走時停或時快時慢的速度波動現(xiàn)象。速度波動不僅會造成機器人本體的損傷，還會嚴重影響檢測數(shù)據(jù)的精度，甚至導致檢測數(shù)據(jù)不可用。本文在分析機器人速度波動機理的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種具有速度控制功能的新型管道機器人驅(qū)動單元，并對其驅(qū)動特性進行了理論分析和實驗驗證。

2、　　本文分析了管道機器人速度波動機理，確定了產(chǎn)生和維持速度波動的主要原因。對機器人進行動力學分析，建立了機器人速度波動的數(shù)學模型。通過數(shù)值仿真得到了機器人速度波動特性曲線，確定了各參數(shù)對速度波動的影響。
　　在理論分析的基礎(chǔ)上，提出了多種驅(qū)動方案，包括振動減摩方案，調(diào)節(jié)法向壓力方案和調(diào)節(jié)流體壓力差方案。引入了振動減摩宏觀力學模型，建立了基于流體力學的節(jié)流調(diào)速理論模型。通過方案比較和優(yōu)選，將凸輪振動減摩方案和雙盤節(jié)流調(diào)速方案綜合在一

3、起，使驅(qū)動單元具備雙重速度調(diào)節(jié)功能。
　　完成了流體驅(qū)動式管道機器人驅(qū)動單元的設(shè)計和分析，利用三維設(shè)計軟件建立了驅(qū)動單元整體裝配模型。分析了驅(qū)動單元各系統(tǒng)的功能及工作原理，建立了振動執(zhí)行機構(gòu)的動力學模型，推導了流體驅(qū)動力與節(jié)流盤開口夾角的關(guān)系表達式，對輔助支撐系統(tǒng)進行管徑適應能力分析和整體受力分析。
　　搭建了流體驅(qū)動式管道機器人驅(qū)動特性實驗平臺，完成了兩種簡易原理樣機的設(shè)計和制作。通過振動減摩性能實驗和節(jié)流調(diào)速性能實驗，驗