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1、上海交通大学硕士学位论文管道机器人机构设计和控制摘要随着管道广泛应用于煤气、石油、水和中央空调通风管道等多个领域，管道机器人有着广泛的应用前景和社会需求，现已成为特种机器人的一个重要分支，和空中机器人、水下机器人一起成为近年来大力开发的三种特种机器人。管道机器人也是多个学科技术的综合，涉及到机械工程、自动控制、计算机、传感器、人工智能和电子技术等多种学科。目前，管道机器人的发展主要集中在机构、驱动器、传感器、智能控制、微型化和供电、通讯等方面的创新和开发上。本论文基于国内外已经取得的科研成果，针对中央空调通风管道系统的特点，从特种管道机器人及其控制技术的若干问题进行了研
2、究和开发。主要的工作包括管道机器人的机构设计和智能控制。1、在查阅和掌握大量有关文献资料的基础上，系统地研究了管道机器人的驱动原理和方式、移动原理以及机械结构。在综合考虑各种因数的基础上，确定了管道机器人移动机构，指出了在设计机器人时应考虑的主要问题。2、针对中央空调通风管道系统复杂多变的特点，设计了履带式管道机器人机械结构，阐述了履带式机器人的组成与特点。该机器人采用模块化设计，具有结构独特、简单、实用、牵引力大和稳定性高等特点，移动机构既能够适应多种方形管道和圆形-I-上海交通大学硕士学位论文管道，还可以适应变径园管；毛刷机构可以实现两个方向旋转，满足方管和圆管的不
3、同需求。3、对履带式移动机器人进行了受力分析和动力学分析，讨论了机器人的通过性、自定心效应和侧倾问题。4、根据履带式机器人滑动严重、难以建立精确的运动学模型和非完整性约束系统的特性，将分层模糊控制策略应用到机器人的控制上，以实现机器人的自主控制。通过分层输入和输出叠加，大幅度减少了多输入模糊控制系统的维数和计算量，简化了机器人的控制，便于工程实现。同时阐述了管道机器人自适应管径原理。对自适应分层模糊控制算法进行了计算机仿真，得出了初步仿真结果。5、针对分层模糊控制参数难以确定的问题，运用遗传算法对分层模糊控制器的参数进行了优化。关键词：履带式管道机器人机构设计动力学分析
4、分层模糊控制遗传算法-II-上海交通大学硕士学位论文TheMechanicalDesignandControlofPipeRobotAbstractWithpipesusedwidelyincoalgas,oil,waterandcentralair-conditionfields,itisincreasinglyimportanttodetect,sweepandservicethepipes.Pipe-robotshavebroadapplicationfieldsandsocialdemands.Newtheyhavebecomeoneofimportantspe
5、cialrobots.Pipe-robot,airrobotandunderwaterrobotarethreekindsofrapidlydevelopedrobots.Pipe-robottechniqueisasynthesisofmanydifferentdisciplines,relatingtomechanicalengineering,autocontrol,computer,sensor,artificialintelligence,electronictechnology.Atpresent,thedevelopmentandinnovationofp
6、ipe-robotmostlyfocusonmachine,drivers,sensors,intelligentcontrol,micromation,powersupplyandcommunication.Basedontheresultshavebeenmadeinthisareasofar,theauthormadeacomprehensivestudyonsometheoreticalandpracticalproblemsforaspecialtypepipe-robotanditscontroltechniques.Themajorworksinclude
7、thedesignofmachineandintelligentcontrol,shownasfellows:Baseontheamountofrecentlyliteratureinthisthesis,thedriveprincipleandmode,movingprincipleandstructureformofpipe-robotisstudied.Afterconsideringallkindsoffacts,themovingmechanismofpipe-robotisselected.Thekeyproblems,whi
