六轮支撑式管道机器人弯管通过性仿真分析

山西中北大学机械与动力工程学院　陈伶　闫宏伟　范倩倩　焦彪彪　王朝阳　杨晋

六轮支撑式管道机器人弯管通过性仿真分析

山西中北大学机械与动力工程学院陈伶闫宏伟范倩倩焦彪彪王朝阳杨晋

针对管道机器人对弯管自适应性差的问题，建立弯管机器人虚拟样机装置模型，采用弹簧预紧支撑机构的有源调节方式，增强对管径变化的适应性。在Motion运动仿真环境下进行弯管约束条件下的仿真分析。通过对支撑轮上的速度曲线以及弹簧支撑机构线性位移曲线的分析，证明该机器人在弯管内移动的运动平稳性和可行性。通过比较不同条件下的试验结果，得出在弯管内稳定行走的影响因素。

弯管机器人；机构自适应性；虚拟样机；运动学仿真

引言

在现代工业发展中，1管道已经成为一种不可或缺的运输工具，管道机器人在恶劣环境下对管道内部的检测和维修，促进了管内机器人的发展。目前研制的管内机器人多是针对水平的直管以及倾斜30°以内的上升管道，但在变径管道、弯管上的研究才刚刚起步，通用性较差。因此对弯管内的机器人进行通过性和稳定性分析研究具有重要的实际意义。

管道机器人若想平稳地通过弯管处，关键在于尺寸几何约束和设计机构合理。而管道机器人仅从理论分析其通过性和运动平稳性是远远不够的，必须通过管道内的试验操作。运用仿真分析技术可以对管道机器人的运动状态和通过弯管进行动态模拟，不仅能观察其运动过程，还能在虚拟环境下进行结构修改，从而改善其性能，缩短产品周期，降低开发的成本［1-3］。……