履带式管道机器人变径机构仿真分析及优化设计

针对现有管道机器人变径方式单一、越障能力不足等问题，设计了一种具有自适应和主动适应功能的履带式管道机器人。选择丝杠螺母副变径和碟形弹簧组合作为变径机构，动力学仿真验证了碟形弹簧提供的力及其压缩量均能满足越障要求，并对变径机构进行了优化设计。优化结果表明，管道机器人步进电机的输出力矩相同时，机器人传力性能提升了22.3%,能够跨越更大的障碍。     

狭窄空间管道外壁检测机器人结构设计

为实现替代人工方法检测过热器管道外壁的目的，本文基于对爬管爬壁机器人的结构原理的分析，考虑到过热器管道空间狭窄形状复杂，设计了一种环抱式管道检测机器人。本文阐述了狭窄空间管道外壁检测机器人工作原理，设计了机器人的机械结构，分析了机器人手臂和手指的夹持力，分析了机器人的爬管升降力，并利用有限元仿真分析对其进行验证。研究结果表明：该结构设计合理，满足所需运行条件要求。     

基于CAN总线的仿人机器人力信息检测系统

通过对五维力 /力矩传感器的电路结构和已经建立的仿人机器人运动控制系统结构分析 ,提出了一种基于CAN总线的力信息检测系统 .主要介绍了设计思想和方案 ,对接口电路设计的硬件结构和软件流程进行了详细的阐述 .所设计的系统已应用于仿人机器人的力信息采集 ,通过实验证明能够较好地完成力信息的实时采集与传送 .     

具预警功能机器人遥操作动态虚拟夹具的设计

针对现在虚拟夹具设计不灵活、几何模型拼接不光滑和预警功能不足的问题,提出了一种基于有限元的自适应动态安全管道生成算法,给出了安全扩展管道的动态扩展算法和预警管道的动态生成算法,并通过实例对算法进行了验证.结果表明:设计的安全扩展管道可根据机器人的扩展需要进行动态避障扩张,并在机器人越出安全扩展管道时给出警报;设计的预警管道可根据机器人的抖动情况进行动态伸缩,并在机器人越出预警管道时给出警报.文中算法可以根据路径实时生成具有导引与主动预警功能的虚拟夹具,提高机器人遥操作的安全性和准确性.     

一种新型管道检测机器人系统

摘要：研制了适用于管径为400～650mm的煤气管道内缺陷自动探测系统．该系统由采用远程网络控制技术的管道机器人移动机构、无损检测传感器和地面工作站等组成．综述了管道检测机器人的系统总体设计、关键技术和性能实验．实验结果表明，所研制的管道检测机器人系统在管道中运行平稳，具有稳定的牵引力，其值可达1．404kN，适用于400-650mm管径的油气管道检测．     

油罐容积检测用爬壁机器人的研制

研究一种用于检测油罐容积的爬壁机器人．该机器人用永磁铁作为磁吸盘元件，磁吸盘连接在链条上，具有一个特殊磁路以产生机器人吸附在壁上所需的磁力．设计了磁性定向转位机构和力分散机构．为满足油罐测量精度，设置了姿态和位置传感器．机器人控制采用多层计算机，上层处理机器人管理和路径规划，下层用于爬壁机器人的姿态和运动控制．     

空间机器人双目视觉测量系统结构设计

为确保空间机器人稳定工作,提出了一种空间机器人双目视觉测量系统结构设计方法。采用D-H参数法对空间机器人机械臂建模仿真获取空间机器人基座固定工作空间;以此为测量范围约束,设计空间机器人双目视觉测量系统结构。仿真实验证明了该设计方法的可行性、有效性。     

管道微机器人驱动器微小弹性啮合轮的传动力

为解决管道微机器人在微小空间内的交叉轴传动问题,研制了微小弹性啮合轮的传动机构．基于材料力学大变形理论,建立了微小弹性啮合轮传动机构的力学模型,推导了最大传动力的表达式,应用该表达式计算了所设计机构的最大传动力、在所研制的微小力测试实验台上进行了传动力测试实验．理论计算和实验结果表明,微小弹性啮合轮传动机构能够满足微机器人动力传递的需要．     

新型机器人辅助全膝置换手术中机械手的设计

针对当前全膝置换手术机器人存在的占用手术空间大、术中患肢不能移动等问题，设计了一套新型的机械手结构，包括可调式的支撑臂、固定远端股骨的骨夹以及伺服电机驱动机械臂，并在实验室中搭建了机器人辅助全膝置换手术系统．实验证明该结构不仅彻底地解决了困扰传统机器人辅助手术中患者腿部的固定装夹问题，而且整个系统结构紧凑，大大方便了医生的手术干预，为机器人辅助膝关节手术的后续研究奠定了基础．     

履带式管道机器人的自适应模糊控制

介绍了自适应履带式管道机器人的基本运动机构，分析了其在管内的运动状态，研究了对机器人在直管与大曲率半径弯管内移动时的运动模糊控制方式。根据大量的实验结果分析改变管道机器人运动环境，如不同管道直径、不同管道弯曲半径等，对机器人运动状态的影响。运用相关原理研制了具有一定管内运动环境自适应能力的履带式管道机器人模型样机及其运动控制系统。     

煤气管道机器人管径适应调整机构分析

提出了一种基于平行四边形轮腿机构、采用丝杠螺母调节方式的煤气管道检测机器人管径适应调整机构,介绍了该机构的工作原理;围绕机器人牵引能力的改善,对其工作过程中相关力学特性建立了数学模型,并进行了实验测试和验证,结果表明理论分析是正确的.该管径适应调整机构具有结构简单、管径适应范围大的特点.     

Global localization of in-pipe robot based on ultra-long wave antenna array and global position system

A global localization system of in-pipe robot is introduced in this paper.Global position system(GPS)is applied to monitor the motion of robot along the whole pipeline which is equally divided intomany segments by tracking stations.The definite segment in which robot existing can be detected and thisis long-range localization.Ultra-long wave(ULW)is adopted to solve the problem of metallic shieldingand realize effective communication between inside and outside of pipeline.ULW emitter is carried byrobot.W...     

排水管道堵塞时的CFD数值模拟

排水管道堵塞会降低其输水能力,严重时会影响区域排水系统的正常运行。堵塞后排水管道形成压力流,会在地面形成冒溢,本文针对压力流排水管道堵塞问题,用FLUENT软件对管道堵塞进行CFD数值模拟,分析了堵塞管道流态及堵塞程度单因子变量对沿管道长度方向压力和流速的影响。在基准工况下,堵塞位置后上方0~3 m区域流速增加,堵塞位置后下方0~5 m范围内流速降低,且在该区域下方形成水舌,对压力突变存在沿管道流动方向堵塞位置之后5 m范围内,堵塞使其前方位置产生憋压,后方产生失压。瞬间堵塞后,对于堵点较远区域流态及压力并无产生明显影响。堵塞高度、堵塞长度、堵塞位置对管道水流压力的影响顺序为：堵塞高度>堵塞长度>堵塞位置。     

主动避障式管道机器人结构设计及动力学仿真

为了解决轮式管道机器人在管道内越障能力不足的问题,设计一种主动避障管道机器人,并运用ADAMS进行动力学仿真分析。首先分析了管道机器人结构原理和运动特性。随后运用ADAMS建立虚拟样机,对管道机器人的避障能力、直行能力以及过弯能力进行仿真分析。仿真结果表明,该管道机器人可自动适应148～152 mm管径;可通过的最小转弯半径为304 mm;可实现在管道内部主动避障,同时具有良好的动力特性。     

浅谈给排水管道施工

随着我国经济的快速发展,工程建设规模在不断地扩大,给排水管道是工程建设中的重要组成部分,如何做好给排水管道的施工非常重要。详细介绍了给排水管道施工过程的施工准备、施工测量、沟槽开挖、安装、打压及回填,阐述了施工过程应注意的质量问题。     

一种管道蛇形机器人的裂缝视频检测系统

为实现蛇形机器人在管道内部快速准确的识别管道内壁裂缝,基于一种改进YOLOv3算法为管道蛇形机器人设计了快速检测管道裂缝的系统。系统搭载了500万像素相机以及用于辅助标定的两个激光发生器。此系统通过摄像机采集管道内部视频信息,使用改进YOLOv3算法对视频进行检测,若识别出裂缝则输出当前图像。之后结合激光标定和边缘检测算法得到当前裂缝的物理信息。改进YOLOv3算法使用k-means++算法对裂缝数据集进行聚类,得到最佳先验框,并使用距离交并比代替交并比作为损失函数,以提高精度和速度。实验表明,改进YOLOv3算法平均精度为87.23%,与原始YOLOv3算法相比提高了5.88%;同时基于激光标定算法的图像处理得到的裂缝物理信息与实际信息误差在5%以内,可以用于实际工程。     

FEDDR:一套实用的地下排水管道缺陷智能检测系统

地下排水管道缺陷检测是地下管线高效管理的基础，也是实现“智慧城市”的关键性问题。针对工程项目中对管道缺陷判别的需要，提出并实现了一套实用的地下排水管道缺陷智能检测FEDDR(frame extracting-detection-duplicate removal)系统，将视频缺陷检测过程分为检测前的视频预处理阶段、缺陷检测模型构建阶段以及缺陷检测优化3个阶段，采用帧间差分算法及VGG16网络对管道视频抽帧处理，筛选出兴趣检测帧，减少待检测数据量；选取YOLOv3为网络主框架，用轻量高效的EfficientNet结构替换原来的主干网络，采用迁移学习策略，用自建数据集Pipe-DATA对其进行训练，建立起高效的管道缺陷检测模型，并在检测帧输出检测结果时采用两次输出的优化策略来防止缺陷漏检；对检测出的缺陷帧图像进行文字识别，去重优化自动生成结果表单。将该方法应用到了某区域的将近3 km的管道视频数据中，共检测出了656个缺陷，与人工判别结果对比，准确率达94.3%,召回率达到98.7%,整个过程一体化完成，大大减少了人工成本，提高了排水管道缺陷的检测效率，具有工程实用性。     

硬聚氯乙烯排水管道施工工艺

从管材的选择、管道施工步骤、施工质量通病的预防等方面探讨了硬聚氯乙烯排水管道施工中涉及的主要问题,并提出了具体操作方法,进而对PVC—U排水管道的应用前景进行了分析。     

一种基于AT89C52的管道机器人控制系统

本文阐述了一种管道机器人控制系统,该系统由上位机、下位机子系统组成。上位机子系统为计算机主控单元,下位机子系统以AT89C52为核心,上、下位机子系统通过串口进行通信。直流电机的驱动电路采用桥式回路,直流电机远距离的通讯采用RS485通讯规范。