中国天眼馈源支撑缆索检测机器人设计

中国天眼,即五百米口径球面射电望远镜,简称FAST,是中国的重大科技基础设施。而馈源支撑系统是FAST中对馈源舱进行高精度位姿调节的重要部件。为保障FAST的正常运行,必须定期开展馈源支撑系统的安全检测。为此,需要设计能够自主进行馈源支撑缆索缺陷检测的机器人系统。本文针对机器人在FAST馈源支撑缆索上的工作环境,设计机器人总体方案。根据缆索上障碍多的特点,将检测机器人设计为底部开口、多轮抱索、多节串联形式;根据缆索长、陡的特点,确定两端卷扬机牵引驱动为主、轮驱为辅的驱动形式。依据总体设计方案,分别开展机器人各部分的详细结构设计,保障机器人能够可靠地沿缆索运动与避障;设计主动调整、弹性适应的连接机构实现各节机器人之间连接与相对位置调整。最后,进行机器人整机样机运行实验。实验结果表明,机器人能够稳定地在缆索上运动及避障,验证了所设计的机器人系统沿FAST缆索检测所需的运动能力。     

缆索类维护机器人对高空管道的线性动态响应

针对缆索落后的人工维护方式,研制了缆索类维护机器人以实现对缆索的自动清洗、检测、涂装等日常维护,分析了在高空管道维护中包括机器人质量在内的多参数对管道线性动态响应的影响,并根据机器人以不同速度在管道上运动作业所产生的动态响应进行了数值仿真。结果表明,移动机器人对管道的动态响应达到了静态响应的1．5倍。     

气动爬缆机器人设计理论分析

缆索自动爬升是在役缆索维护机器人化的最关键问题。在分析缆索曲线约束和爬升阻力等工作环境基础上,提出一种采用汽缸夹紧装置的爬缆机器人结构模型,建立了其工作条件、气缸抱紧力等力学模型。设计的爬缆机器人具有气动控制的压紧装置,能在缆索上快速安装和安全收回。     

缆索涂装机器人模糊故障树分析

根据研制的缆索涂装机器人高可靠性要求,建立了以机器人不能完成高空爬升和涂装作业任务为顶事件的故障树,基于各底事件故障发生概率为三角形模糊数情况对故障树进行了模糊分析,并采用模糊数中值法计算各基本事件模糊重要度.故障树分析对该机器人成功进行现场试验提供了指导作用.     

缆索维护机器人系统的研制

缆索维护机器人是特种机器人技术在斜拉桥缆索维护方面的首次应用。提出了机械模块化的设计思想,研制了适于任意倾斜度缆索的新型爬升机构和各种工作机构。该系统可完成对缆壳的在线检测、清洗及涂装等一系列维护工作,并且克服了国内外斜拉桥普遍采用的人工方式进行缆索维护所带来的低效率、高成本、安全性差等缺点。     

四驱式爬缆机器人结构及动力学分析

在对现有爬缆机器人分析研究的基础上,提出了一种新型四驱式爬缆机器人结构;该爬缆机器人设计有两组对边驱动装置,交替作业可使机器人避开缆索上一些小型元件。通过控制夹紧机构,机器人可利用重力实现匀速安全回收,节省了能源。通过对该爬缆机器人的动力学分析,得到了夹紧力条件和驱动力条件。研制出了样机并对其进行了多次实验,实验结果表明,该机构运行平稳可靠,越障性能较好,能够达到实验的预定目标。     

面向缆索机器人的模糊灰关联综合评价方法

针对目前缆索的人工维护方式,研制了缆索1^#和缆索2^#维护机器人。根据缆索维护工程的特点,从技术、经济、实用、市场及环境五方面出发,提出了基于熵的模糊灰关联综合评价方法,建立了指标权重和模糊灰关联的评价模型,并对人工维护方式、缆索1^#、2^#维护机器人进行了综合评价,得到了方案优劣、排序和最优维护方案。基于熵的模糊灰关联综合评价方法有效地避免了各评价指标权重确定的主观性,正确处理了指标属性值的随机性、模糊性和灰色性。     

电动连续式爬缆机器人设计理论分析与试验

在分析缆索曲线约束和爬升阻力等工作环境的基础上，提出一种采用铰链结构的电动连续式爬缆机器人结构模型，建立了其弹簧压紧力、车轮抱紧力等力学模型，并对样机研制实例进行了验算．研制的爬缆机器人具有液压控制的弹簧压紧装置，能在缆索上快速安装和安全收回．在实验室多次试验后，该机器人已在南浦大桥进行了现场试验．结果表明其能高效、可靠地爬升和涂装实际斜拉桥缆索全长．     

千姿百态机器人

“2000年上海机器人技术项目自主创新奖”已于去年11月揭晓,本次评奖活动共评出“自主创新优秀奖”4项,“自主创新奖”8项。现将部分获奖机器人简介如下:(前2项获“自主创新优秀奖”,后7项获“自主创新奖”) 1.缆索涂装机器人 斜拉桥为现代桥梁的新型式、我国目前建成和在建的斜拉桥达200余座。然而,作为斜拉桥三大受力构件(桥塔、桥面和桥索)之一的缆索长期暴露在空气中,经风吹雨淋日晒,缆索表面的聚乙烯护套将     

PLC在缆索机器人监控系统中的应用

针对气动蠕动式缆索喷涂机器人的工作特点,提出了把可编程控制器(PLC:Programmable Logic Controller)用于机器人控制系统中的实现方法.利用PLC的通讯功能,搭建了监控式控制系统,在控制策略上可保证机器人本身具有很强的故障源自主判断和自主处理能力.实验证明,所搭建的监控系统性能可靠,经受了系统断气、通讯电缆断线等人为故障的考验,可以在带载条件下安全返回地面.监控式控制系统能够满足缆索机器人的工作要求.     

The obstacle crossing ability analysis and improvement of the cable inspection robot

In this paper, the climbing obstacle capability of the previous special cable inspection robot (Model Number: XS1T-1) is analyzed. Static equations are established to analyze the relationships between the external forces and the maximum height of an obstacle. Parameters affecting the obstacle crossing ability are obtained. According to the analysis results, an innovated small volume, simple structure and light weight climbing mechanism is proposed (Model Number: XS1T-2). A simplified kinematics model of the mechanism is established. With two powered wheels, the obstacle crossing ability of the XS1T-2 is improved apparently. For the robot moving without deflection, the relationships of two powered input torques are deduced. The comparison of the simulation results clearly shows that the climbing ability of XS1T-2 is obviously improved, and it can meet the demands of inspection.     

一种柔索驱动手指康复机器人设计与动力学分析

本文基于脑卒中患者后续康复训练需求,设计了一种柔索驱动的手指康复训练机器人,通过UG和ADAMS建立机器人三维模型,模拟对患者进行康复训练过程配置仿真环境,并进行动力学仿真,分析仿真过程中手指三个关节与机器人系统的驱动柔索、滑块受力和力矩数据,表明康复机器人设计符合手指的康复要求,能够帮助患者进行康复训练,仿真结果显示正常工作时柔索受力为55N,计算输出扭矩最大值为0.22Nm,依次结果对驱动装置进行选型,为后续实验开展奠定基础     

输电拉线除锈机器人的设计与实现

为解决输电拉线的自动除锈防护难题,提出了一种新型拉线除锈机器人的总体方案,完成了行走、压紧、调节、除锈等主要机构的设计及控制系统的设计,构建了拉线除锈机器人的总体系统。基于SolidWorks创建了机器人三维实体模型,并应用ADAMS软件建立了机器人的虚拟样机,对其运动学和动力学特性进行了仿真分析,进而制作了实物样机,完成了现场试验,仿真和试验结果均证明了设计方案的可行性和有效性,实现了拉线表面的自动除锈和防护。     

滚-跳多运动模式球形机器人的动力学仿真研究

复杂的探索环境对探测机器人的通行能力提出了更高要求,具有多种运动模式的球形机器人是探测机器人领域的研究热点之一。通过对球形机器人内部构件质量分布的调节,设计了一种基于单摆驱动式的滚-跳多运动模式球形机器人,其具有滚动、转向、爬坡与跳跃4种基本运动能力;随后,又根据球形机器人的设计方案建立了球形机器人4种基本运动动力学方程。利用Automatic Dynamics Analysis of Mechanical Systems （ADAMS）软件构建该球形机器人虚拟样机并对其进行了滚动、转向、爬坡与跳跃的动力学仿真,最后以此为依据计算滚动、转向、爬坡与跳跃运动性能的仿真值,并制作实验室样机验证了动力学仿真的正确性。     

基于刚柔混合建模的移动焊接机器人系统仿真

以某移动焊接机器人为例,在刚柔混合建模理论与方法的基础上,利用Pro/E对移动焊接机器人进行整体造型;不仅将模型导入到仿真软件ADAMS环境,而且利用ADAMS/AutoFlex模块对机器人部分构件建立柔性体,同时通过ADAMS/View构建了机器人的刚柔多体动态仿真模型。仿真分析说明：该模型能够准确的反映焊接机器人的...     

机器人研磨加工系统仿真分析

针对一种由RV—M1机器人、超声电火花复合研磨机和计算机等组成的机器人研磨加工系统，推导了五自由度机器人终端执行器的齐次变换矩阵，运用Pro／E和ADAMS软件建立了动态仿真模型，结合该模型对机器人运动学和动力学进行了分析，为实现机器人研磨加工的最优控制提供了新的方法。     

基于虚拟仿真的四足机器人步态分析

根据观察动物行走的特点,完成一种四足机器人的行走过程仿真分析。在三维软件Pro／E中建立四足机器人分析模型,导入仿真软件MSC．ADAMS中添加约束和动力,以一定形式的步态效果实现了四足机器人在平面上的行走过程,并以机器狗模型为例子分析了它的稳定性以及在行走过程中各部分动作产生的影响。     

Modeling and Experiments of Spray System for Cable Painting Robot

Many cable-stayed bridges have been built in the world in the past decades, and cable-stayed structures have been adopted in many large constructions. The cable painting robot is safe and economically efficient for stay cable maintenance. In order to satisfy the need for spraying Cables in high attitude, an automatic cable spray system for cable painting robots is presented in this paper. Using the β distribution, paint thickness distribution on a cylinder surface is modeled. The spray gun＇s number, angle and movement are analyzed to get coat evenness. Then a robotic spray system engineering prototype has been developed, which includes a cable electric running climbing base, a spray cover, four airless spray guns and a pressurized paint container. Experiments indicate that four airless spray guns can guarantee good coat quality for general stay cables. The field tests have been successfully conducted on Nanpu Bridge, Shanghai.