油/气管道检测机器人

在轮式和履带式机器人的基础上,设计开发了一种新的管内移动机器人.机器人的3组驱动轮沿圆周方向120°均布,在轴向截面内,前后两组驱动轮布置在同一组平行四边形机构上,驱动电动机通过蜗轮蜗杆副驱动3组驱动轮,调节电动机通过滚珠丝杠螺母副和压力传感器使3组驱动轮始终以稳定的正压力紧贴在管道内壁,使机器人具有充裕并且稳定的牵引力.该机器人机构紧凑,工作可靠,适用于管径为 400～650mm的管道.     

机器人壁面移动机构研究

壁面移动机构是壁面移动作业机器人系统的关键组成部分，本文在壁面移动机构类型研究的基础上，阐述了作者在机器人壁面移动机构研究方面的进展，着重剖析了能在玻璃幕墙上进行全方位行走的多框架式机构的结构和承载能力计算方法，并将所研制的壁面移动机器人与国外同类壁面移动机构主要性能上进行了比较。     

步行机器人缩放式腿机构参数的选择法

本文从机构传动性能的角度出发,对步行机(亦称步行机器人)缩放式腿机构与足的运动空间进行了分析,给出了当足的实用运动空间为最大时,机构参数的确定方法。     

基于弹性动力学的丝杠螺母机构动态传动精度分析

在对丝杠螺母机构进行弹性动力学分析的基础上，将机构中的有关几何物理参数视为随机变量，对其进行了动态传动精度分析，并建立了动态传动精度可靠性分析模型。最后通过算例研究了不同荷载下丝杠螺母机构动力响应特点，考查了各随机变量对其动态精度可靠性的影响，获得了有意义的结论。     

新型多单元串联巡检机器人机构研究与设计

针对超高压输电线路巡检机器人作业任务需求和输电线路障碍环境特点，提出了一种新型多单元串联的巡检机器人机构，每个单元由两个串联的平行四边形机构组成.根据机器人的越障机理及线路障碍物类型，规划出机器人的4种典型越障模式，给出机器人的主要结构设计参数，分析了典型越障模式下机器人手臂的工作空间.分析结果表明，该机构具备跨越500kV输电线路上典型障碍的能力，多单元串联的巡检机器人机构能够满足爬坡和转向条件下的越障运动需求.     

机器人机构的误差分析

本文按求偏导原理,简化了机器人机构位姿误差计算公式的推导,得出的公式形式简洁,几何意义明确,文章后部还对机器人的位姿误差进行了统计分析。     

竞赛用投篮自动机器人机构运动分析

为参加全国大学生机器人电视大赛，研制了投篮自动机器人。根据机器人的工作任务和环境，确定了投篮自动机器人的主要技术指标，对机器人在投球过程中机械臂的运动做了分析计算，并对完成投球动作的随机事件做了概率分析，为机器人的设计及控制系统的设计提供了依据。     

机器人及空间机构的螺旋运动分析

任一刚体的空间运动都可以视为沿某一轴线作螺旋运动。基于这一观点,本文用螺旋理论对机器人的相对运动作了分析。文中提出的螺旋运动方程对闭式运动链,即空间机构同样适用。     

双臂机器人机构运动学分析

本文在多体系统理论及单臂机器人机构运动学的基础上研究臂机器人机构主，从壁在存在相对运动条件下的协调运动过程中的运动学关系，并给出协调运动过程主、从臂应满足的位置和姿态约束方程。     

基于分形理论的煤气管道机器人视频系统

结合煤气管道机器人的实际情况和管道成像的分形自相似特性，提出了基于分形理论的煤气管道机器人视频系统．该编解码系统非常简单，不需要进行复杂的计算；而且编解码是在两幅图像之间进行处理，不需要进行图像组的运算，所需内存很少；由于最大限度地利用了相邻两幅图像的相关形，因此在无损的情况下得到的压缩比高出普通的无损压缩2～3倍，在视频流传输中，低比特流(128bit／s)时，其PSNR也达到35dB左右，实验表明，该系统具有快速、高PSNR的特点，可以应用于实际的工业场合。     

面向环形管道的电力巡检机器人设计与环境建图

在大型水电站中,离相封闭母线（isolated phase enclosed bus, IPB）只能通过预防性试验对设备状态进行检查,难以目视外观检查。为解决这种密闭狭小空间的环形管道的巡检困难问题,提出了一种可在水平、竖直段上行走的轮式攀爬机器人。首先,对攀爬机器人移动和附着方式进行对比分析,根据实际工况,选用轮式推力附着方式并基于该方式对机器人整体结构进行力学分析;通过搭建的模拟IPB管道内的运动实验,结果验证了巡检机器人满足水电站内IPB管道的检修需求且具有良好的适应性;设计基于柱坐标的点云配准方法,解决了管道内无法正确建图的问题,且计算时间优于激光雷达里程计建图 (lidar odometry and mapping, LOAM)及迭代最近点 (iterative closest point, ICP)算法,拓展了激光雷达点云建图的应用范围。     

Key Techniques of the X-ray Inspection Real-time Imaging Pipeline Robot

This paper presents a robotic system for weld-joint inspection of the big-caliber pipeline, which is developed for the purpose of being utilized as automation platform for X-my real-time imaging inspection technique (RTIIT). The robot can perform autonomous seeking and locating of weld-seam position in-pipe, and under the control of synchro-foUow control technique it can accomplish the technologic task of weld inspection. The robotic system is equipped with a small focal spot and directional beam X-my tube,so the higher definition image of weld-seam can be obtained. Several key techniques about the robotic system developed are also explained in detail. Its construction is outlined.     

新型三臂巡线机器人机构设计及运动分析

为了增强机器人的越障能力,简化机械结构,减小越障时的电机负荷,设计了一种新型结构的三臂巡线机器人.该机器人采用双平行四边形桁架构型实现三臂的位姿调整运动,机构重心可调以减小桁架控制电机的负荷,各臂末端设置夹线轮以增强机器人跨越引流线障碍的能力.巡线机器人调整形态越障时,因机构重心偏移会引起机器人整体绕线缆偏转,属于基座浮动式机器人.根据机器人重力平衡条件构造优化目标函数,以基座浮动角度作为搜索变量,将基座浮动式机器人的运动分析问题转化为一维优化问题进行求解,仿真实验验证了算法的有效性.原型样机在实验室环境下完成了线上行走和越障实验,验证了机构的可行性.     

基于多旋翼无人机的输气管道巡检路径规划研究

为了解决多旋翼无人机在工业输气管道巡检的过程中快速规避障碍物问题,提出了一种基于快速扩展随机树(Rapidly-exploring Random Tree, RRT)的改进算法,针对传统RRT算法的随机性高、收敛速度慢和规划路径长且曲折问题,结合空间环境特点在随机点采样方式和路径优化两个方面做出了改进。首先,设置随机采样点的取值范围;然后引入目标偏向采样策略对随机树的扩展方向进行引导;最后对生成的路径进行裁剪和平滑处理,并通过在不同的数字模拟地图中与传统RRT算法、带路径修正的启发式RRT算法进行仿真实验比较。实验结果表明:改进后的RRT算法在执行输气管道巡检任务时能够快速地生成一条路径短且平滑的避障路径。     

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。     

多足爬壁机器人新型足—掌机构运动学和力解析

本文介绍了一种新型足－掌机构，利用该机构可以解决多足爬壁机器人从地面向壁面过渡行走的难题。通过对机构的运动学正、逆问题的求解，推导出足端的工作空间以及可达的极限位置，同时对机构进行了受力分析，为规划多足爬壁机器人地壁过渡行走、机构参数的选择以及优化设计提供了理论依据。