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1、第30卷第1期机器人ROBOTVo.l30,No.12008年1月Jan.,2008文章编号:10020446(2008)01002207*管道机器人三轴差动式驱动单元的设计研究1,32131,3张学文,邓宗全,贾亚洲,姜生元,江旭东(1.吉林大学机械科学与工程学院,吉林长春130022;2.哈尔滨工业大学机电工程学院,黑龙江哈尔滨150001;3.北华大学机械工程学院,吉林吉林132021)摘要:设计了由三轴差速机构、管径适应机构组成的管道机器人三轴差动式驱动单元,对驱动单元在直管、弯管的差速特性与力学特性进行了理论分析.三轴差动式驱动单元在直管中运动时差速机构不起
2、作用;在弯管运动时,根据管道拓扑环境实现自主差速,且行走轮运动状态为纯滚动,无寄生功率产生.所设计的管道机器人三轴差动式驱动单元为机械自适应型差动式管道机器人的理论研究奠定了基础.关键词:管道机器人;三轴差动式驱动单元;结构设计;差速特性;力学特性中图分类号:TP24文献标识码:BDesignandResearchofaTriaxialDifferentialDriveUnitforInPipeRobot1,32131,3ZHANGXuewen,DENGZongquan,JIAYazhou,JIANGShengyuan,JIANGXudong(1.Instituteo
3、fMechanicalScienceandEngineering,JilinUniversity,Changchun130022,China;2.SchoolofMechatronicsEngineering,HarbinInstituteofTechnology,Harbin150001,China;3.CollegeofMechanicalEngineering,BeihuaUniversity,Jilin132021,China)Abstract:Atriaxialdifferentialdriveunitcomposedofatriaxialdifferentialmechani
4、smandapipediameteradaptingmechanismisdesignedforinpiperobot,andbothdifferentialpropertyandmechanicspropertyinstraightandelbowpipesareanalyzedtheoretically.Instraightpipe,thedriveunitdoesntperformtriaxialdifferentialoperation;inelbowpipe,itrealizesautonomousdifferentialfunctionwithpurewheelrolling
5、andwithoutparasitepoweraccordingtothetopologicalenvironmentofinternalpipe.Thedesignedtriaxialdifferentialdriveunitofinpiperobothaslaidafoundationfortheoreticalresearchofdifferentialinpiperobotwithmechanicaladaptability.Keywords:inpiperobot;triaxialdifferentialdriveunit;structuredesign;differ
6、entialproperty;mechanicsproperty1引言(Introduction)法通过大范围变径管道;文[6~11]采用多电机全主动轮式驱动轮结构形式,结合弹性轮腿式结构克服管道机器人是工作于管道内特定空间的智能装备,用来完成管道缺陷检测、防腐涂层的涂敷、异物弯管障碍,但是其差动品质取决于管道环境拓扑参清除、管内加工等任务.管道内部空间有限、结构环数的辨识精度与控制算法的实时性,而且导航策略境复杂,能源供给及环境适应性是机器人长距离行也要求精确建立管道机器人系统的数学模型.本文走的瓶颈.为了保证机器人能够长距离巡线,要求管提出了一种新型的差动式管道机器人,其驱动单元道机器人
7、具备如下性能:环境适应性好,驱动效可根据环境拓扑约束自主进行差速运动,能够适应率高,!结构紧凑,功率体积比大,∀移动速度快.管径为275mm~300mm的管道.文[1~3]提出了多关节蠕动式管道机器人,可2三轴差动式驱动单元的结构与机构原理穿越弯管与分支管,但变径范围有限;文[4,5]介绍的介质压差式管道机器人是为特定管道设计的,无(Configurationandmechanismp
