文献类型：学位论文

中文题名：基于压电惯性冲击驱动的支撑机构可调式微管道机器人研究

作者：李钊[1];

机构：[1]华东理工大学;

导师：章文俊;华东理工大学

授予学位：硕士

语种：中文

中文关键词：管道机器人;冲击驱动机构;环境适应性;主动调节式支撑机构

摘要：管道作为一种物料输运设施,在城市的输水和供暖、通讯、天然气、石油化工以及核工业等领域得到了普遍的应用。而管道在服役过程中由于恶劣工作环境、输运物质的特殊物理化学性能等的影响可能会出现诸如管道破损等失效,从而引起人身财产损失,对环境造成污染。如此一来,管道的检测工作对于管道的应用来说就显得特别重要。管道机器人作为一种可以代替人类进入管道检测的装置,能够有效的保护操作人员的人身安全,提高检测作业的效率,是管道检测技术研究的热点,具有良好的应用前景。作为一种特殊应用的机器人,管道机器人的移动性能与环境适应能力是完成管道检测任务的关键。本文以应用于管径在20mm以下的管道机器人为研究对象,基于以上两点展开了对管道机器人的理论和实验研究,主要内容如下：(1)从满足管道机器人移动性能的要求着手,通过文献综述分析比较了采用不同驱动方式的管道机器人的应用特点,并确立了以基于惯性冲击驱动原理的压电驱动作为本文微小管道机器人的驱动方式；(2)分析了惯性冲击驱动的特点,采用集总参数法建立了考虑压电驱动器质量的惯性冲击驱动系统的数学模型,并在此基础上,用Matlab仿真工具箱对系统模型进行了仿真分析,分析了各个影响因素(驱动电压参数、系统质量参数以及摩擦力)对系统运动性能的影响,为管道机器人的结构设计和优化提供了参考。(3)为了提高管道机器人的环境适应性,本文为压电惯性冲击驱动式管道机器人设计了具有力保持装置的主动调节式支撑机构,并通过对其进行受力分析验证了其管径适应的能力。(4)通过制备样机并进行实验,对(2)中建立的模型以及本文所设计的管道机器人的适应性能力进行验证。