面向电厂管道的攀爬机器人运动规划与仿真

摘要：

针对电厂管道检测作业,围绕多屏平行管道环境中直管、管间和管屏间的攀爬作业需求,设计一种5自由度攀爬机器人,并进行运动规划分析.首先,分析运动需求,确定攀爬机器人的构型;其次,针对直管攀爬、管间过渡和管屏过渡的攀爬运动进行规划,提出3种步态;之后,采用基于D-H法建立的机器人运动学模型,采用逆运动学求解对应位姿点的关节角度;再通过5次多项式插值得到角度-时间序列;最后,采用ADAMS虚拟样机技术进行仿真,分析攀爬过程中的能耗及各关节的受力情况.研究结果表明:所规划的步态能够满足运动需求;直管攀爬中随着步距由50 mm增大至150 mm,机器人最大转矩增加17.76％,总能耗降低39.94％,在保证关节转矩足够的情况下可通过增大步距以降低能耗;各工况中,管间过渡的旋转关节与管屏过渡的夹持手爪所需力矩最大,在步态优化与样机设计时需重点校核.

关键词：管道攀爬机器人、运动规划、运动学、仿真分析

所属期刊栏目：49

分类号：TP242.2(自动化技术及设备)

资助基金：国家自然科学基金资助项目51675385

在线出版日期：2018-09-19（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共8页

页码：1936-1943