全液压驱动管道机器人公理化设计

随着管道机器人应用领域与任务需求的不断增大,机器人设计中存在的问题日益突出,如输出功能相互耦合、定位精度不高以及复杂环境下可靠性低。针对石油水平井对于管道机器人的特殊应用需求,将公理化设计理论应用到机器人系统设计中,创新设计一种基于挠性支撑结构的全液压驱动管道机器人。概述公理化基本原理与设计过程,对全液压驱动管道机器人进行概念设计,完成设计耦合性分析。确定机器人机械系统与液压系统具体结构组成,并分析其工作机理。应用AMESim软件,对机器人运动原理方案进行仿真分析,结果表明:全液压驱动管道机器人可以实现自动往复运动,牵引力可以达到30 kN,运动速度可以达到0.12 m/s;机器人牵引能力与运动速度可以完成单独调节,从而实现解耦设计。     

微小管道机器人机构设计及动力学分析

设计了一种蠕动式微小管道机器人,采用三组直流电机与螺旋传动装置,通过控制三组电机顺序协调动作,实现了机器人的蠕动前进。研究了机器人在竖直管道中驱动负载的情况,以及爪子适应管径变化的力学调节特征。利用ADAMS动力学分析软件,对机构做了运动学和动力学仿真,通过仿真得到了牵引力和移动速度与结构参数之间的关系。仿真表明,机器人可以适应15~20mm的管道,驱动力达到28N,移动速度为6mm/s。     

埋地管道电磁检测技术的研究

由于小口径埋地管道的工作空间狭窄,多通道电磁检测技术在其研究应用面临大量的困难与问题。分析了埋地管道的检测特点和电磁检测原理与装置,对小口径埋地管道的电磁检测方法、检测性能、检测机器人的驱动方式、机器人的越障及控制等进行了研究,提出了该技术有关环节的研究思路、特点和要求,为进一步深入研究提供有益的参考。     

基于螺旋廓线的驱动机构设计

随着管道机器人在工业检测、工业维修、医学等领域的广泛应用,其驱动方式已经成为研究的热点。本文从理论上对步进式螺旋驱动管道机器人的工作环境、工作原理以及受力状况进行了分析,提出了基于螺旋廓线驱动机构的设计方案;根据驱动器的运动力学性能要求设计了从动件的运动规律,既避免了刚性冲击又避免了柔性冲击。     

管道机器人在三通处的通过性分析

三通是管道机器人经常遇到的典型障碍之一,克服该障碍的能力用管道机器人在三通处通过性来描述。文中提出一种描述差压驱动式管道机器人三通通过性的数学模型,该模型由一组组合约束构成。通过对约束方程的分析讨论、与管道机器人弯道通过性的对比分析,得出了规律性的结论。管道机器人在三通处的姿态、单元体的几何尺寸、行走轮结构形式对其通过性都有不同程度的影响。所提出数学模型是管道机器人三通自主行走控制策略设计和相应结构设计的理论基础。     

差压式管道内检测机器人驱动力与速度分析

差压式管道内检测机器人是利用管道中流动介质压力差驱动的检测装置，机器人受力情况及周围流场分布对其运动状态有着重要的影响。通过对检测机器人受力分析和数值模拟，讨论了影响给定机器人驱动力的主要因素，得到了以水为流动介质在水平管道情况下，水流速度与机器人稳态速度的近似关系式，为以后进一步研究机器人定位提供帮助。     

基于dsPIC30F5015的无刷直流电机控制系统

根据管道探测机器人电机驱动控制要求和当前数字控制技术水平状况,提出了以dsPIC30F5015芯片为核心的无刷直流电机数字信号控制系统,并介绍了该控制器的系统功能、电机控制PWM模块工作原理、传感器译码、外围电路设计以及驱动控制系统的软件开发。实践证明该驱动控制系统安全可靠。     

多相感应电动机的SHEPWM控制原理及仿真分析

针对潜艇直流供电系统中直流幅压电动机运行中存在的问题,提出了一体化多相逆变器-感应电动机替代方案。为了抑制蓄电池供电时直流电压幅值变化对电动机运行性能的影响,引入了SHEPWM技术对逆变器的输出电压进行恒压控制。该方案以双Y移30°感应电动机和逆变器为研究对象进行了仿真分析,结果表明:该方案在起动、恒压、抑制转矩脉动等方面有较好的效果,适合对运行可靠性和稳定性有较高要求、但对动态性能要求不高的各类潜艇辅机的驱动。     

多相永磁同步电动机的矢量控制及仿真

建立了多相永磁同步电动机定子静止坐标系以及d、q旋转坐标下的数学模型 ,对多相永磁同步电动机的矢量控制系统进行了一般性分析 .针对表面式永磁电动机提出了一种简单高效的转子磁场定向控制方法 .采用Simulink/PSB对系统进行了动态仿真研究     

管道在线检测技术及检测机器人研究

概述了管道检测技术发展现状,介绍了最新检测技术的原理,分析了管道内检测机器人的技术要点,概括介绍了课题组在差压式管内检测机器人周围流场建模与仿真、腐蚀环境下管道钢裂纹群演化的混沌动力学、差压式管内检测机器人的通过性能、管内检测机器人运行速度和姿态分析及运动状态控制、管内检测机器人小型化、小型化管内检测机器人检测精度、小型化管内检测机器人定位精度及管道剩余寿命的预测方法等方面的研究进展,为今后的研究打下了坚实的基础。     

螺旋轮式管道检测机器人越障性能研究

建立了一种螺旋轮式管道检测机器人驱动系统的三维模型，对驱动系统通过凸台和三通的能力进行了动力学分析。研究了预紧弹簧刚度和预紧力对螺旋轮过凸台能力的影响，讨论了过三通时的几何约束和动力学约束条件，并通过算例分析，验证了模型的正确性。     

履带装甲车辆采用永磁同步电动机驱动研究

为了提高车辆的机动性能,世界各国纷纷开展电传动系统研究。采用永磁同步电动机控制系统作为电传动车辆的驱动系统是可行方案之一。文中建立了永磁同步电动机控制系统的数学模型,提出了适合于履带车辆电传动系统的电机控制策略与方法,并将永磁同步电动机控制系统在履带车辆电传动中应用进行仿真与分析,最后,给出了永磁同步电动机控制系统在装甲车辆电传动中应用可行的结论。     

军用履带车辆电传动匹配计算

为给军用履带车辆电传动部件选型提供理论依据，对某车型的双侧电机传动方案中驱动用永磁同步电动机及主要部件的性能参数进行了匹配计算，并根据车辆对驱动系统大转矩和宽调速范围的要求，提出了驱动电机必须具备的过载能力和弱磁能力，最后利用仿真手段验证了计算方法的有效性。     

轮式装甲车辆电机驱动系统建模及动力性能仿真

以某型轮式装甲车辆为研究对象，分析了电传动用驱动电机矢量控制策略，并提出了相应的控制算法。利用Matlab／Simulink和RecurDyn分别建立了驱动电机控制系统和车辆行动部分动力学模型，并采用接口技术进行了2种模型的联合仿真，得到了车辆的动力性能曲线，验证了模型的正确性，为电传动车辆仿真研究提供了新的技术手段。     

永磁直线同步电机矢量控制系统建模与实现

针对永磁直线同步电机(PMLSM)的特点,建立PMLSM在dq两相坐标系下的数学模型。介绍了永磁直线同步电机矢量控制系统并给出了硬件和软件的设计思想。通过对控制电流以及电机位置的实验分析,验证了所研究的基于矢量控制的永磁直线同步电机矢量控制方法的有效性。     

基于流场特性的管内检测机器人的外形优选研究

管道内检测机器人的结构形状是影响其运动学、动力学特性的关键因素,在机器人设计中占有重要地位。在合理提出一些基本假设后,用二阶迎风差分格式离散管道内检测机器人附近流场的控制方程,并用SIMPLE算法求解,得到了7种不同形状的管道内检测机器人所受的差压驱动力及其周围的流场信息,并对这几种结构的CFD特性作了比较。最后综合空化条件、驱动力、腔内有效体积和加工难度等因素,确定了上游半球形结构为设计形状。