管道機(jī)器人外文翻譯

一款使用離合器連接類型的內(nèi)窺管道機(jī)器人摘要-這篇論文展示了一款使用離合器的新型內(nèi)窺管道機(jī)器人，用于直徑小于或等于100mmde管道內(nèi)窺。這款機(jī)器人擁有三條驅(qū)動(dòng)軸，且每條驅(qū)動(dòng)軸各有一個(gè)離合器，離合器的設(shè)計(jì)依據(jù)平行聯(lián)動(dòng)原理。內(nèi)窺管道機(jī)器人牢固的模型機(jī)構(gòu)已經(jīng)過驅(qū)動(dòng)，原型機(jī)也被制作出來(lái)。機(jī)器人系統(tǒng)已經(jīng)過一系列的仿真軟件模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。1.簡(jiǎn)介管內(nèi)機(jī)器人經(jīng)過漫長(zhǎng)的發(fā)展，根據(jù)運(yùn)動(dòng)模型可分為幾種基本類型，比如輪驅(qū)動(dòng)、蠕動(dòng)、自動(dòng)足、螺旋驅(qū)動(dòng)、爬行、PIG和惰性運(yùn)行等類型。在這些類型之中，輪式驅(qū)動(dòng)應(yīng)用最為廣泛。在過去的十年時(shí)間間，機(jī)器人各式各樣的驅(qū)動(dòng)類型研究呈現(xiàn)井噴式增長(zhǎng)。不同的驅(qū)動(dòng)類型的機(jī)器人一般會(huì)有三個(gè)驅(qū)動(dòng)軸，依靠單獨(dú)控制各軸的速度，可以讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)通過關(guān)節(jié)或者T型管道。而且這種類型機(jī)器人與輪式驅(qū)動(dòng)、螺旋驅(qū)動(dòng)和PIG等類型比較起來(lái)會(huì)有較大的可折疊區(qū)域，比較節(jié)省空間。近來(lái)，隨著小型化管道機(jī)器人市場(chǎng)的擴(kuò)大，對(duì)直徑小于100mm的管道機(jī)器人的關(guān)注同時(shí)愈來(lái)愈熱。因?yàn)槭覂?nèi)管道的清潔程度會(huì)直接影響到人的健康，因此，對(duì)室內(nèi)管道的清潔與監(jiān)測(cè)變得愈加重要，同時(shí)直徑小于100mm的機(jī)器人也將主要用于室內(nèi)管道清潔。機(jī)械裝置使用的是平行連桿機(jī)構(gòu)，有助于實(shí)現(xiàn)裝置減速功能。減速器與其他使用兩個(gè)底板的典型減速器不同，第二部分將會(huì)詳細(xì)介紹機(jī)器人系統(tǒng)的特征。第三部分將會(huì)講解機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。機(jī)構(gòu)的有效性將會(huì)通過軟件仿真與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，這些會(huì)在第四部分展示出來(lái)。最后，同時(shí)也是至關(guān)重要的是總結(jié)。2.機(jī)器人特征A機(jī)器人硬件設(shè)備及系統(tǒng)如例1所示，機(jī)器人系統(tǒng)包括控制盒與機(jī)器人裝備。根據(jù)模塊化設(shè)置，控制盒與機(jī)器人硬件設(shè)備室分開的。機(jī)器人硬件設(shè)備包含主體，三條鏈輪和如例2顯示的三個(gè)離合輪部分。機(jī)器人長(zhǎng)80mm,外擴(kuò)至100mm。機(jī)械聯(lián)動(dòng)裝置可確保制動(dòng)功能的實(shí)現(xiàn)，這是因?yàn)檠b置有效避免了電磁制動(dòng)器的缺點(diǎn)，比如滑移、電力不足以及規(guī)格限制。例1.裝備有機(jī)械離合裝置的管道檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)機(jī)器人裝置可實(shí)現(xiàn)兩種不同的操作模式：驅(qū)動(dòng)模式與制動(dòng)模式。驅(qū)動(dòng)模式下的機(jī)器人會(huì)運(yùn)行，制動(dòng)模式會(huì)使機(jī)器人停止運(yùn)行并且

可以返回到原點(diǎn)。Wi蛇兇tliaiin二fain馭訂dn￥tniOlDECltnehlAiiedpmvvhoxlIIdkwhtc]A.tLivewlicc:lMainujcimIDrivingmotor匚imcriandlightingdevice1vvhoxlIIdkwhtc]A.tLivewlicc:lMainujcimIDrivingmotor匚imcriandlightingdevice1訕啊母曲-產(chǎn)■■Mzinaxitii：?rr-.c:!un^r例2管道機(jī)器人檢測(cè)系統(tǒng)整體結(jié)構(gòu)：a,3D模型，b,機(jī)器人實(shí)體為了確保驅(qū)動(dòng)與制動(dòng)兩種模式的實(shí)現(xiàn)，可通過為機(jī)器人三個(gè)驅(qū)動(dòng)輪分別安裝電機(jī)，并且主軸也有一個(gè)電機(jī)，如例2所示，這樣我們就可以控制機(jī)器人的前進(jìn)與后退以及在彎頭的轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。從一種模式到另一種模式的轉(zhuǎn)換可以通過驅(qū)動(dòng)主軸電機(jī)實(shí)現(xiàn)。B機(jī)器人主體如例3所示，機(jī)身包含兩個(gè)螺母、兩個(gè)滑塊、兩個(gè)彈簧和一個(gè)主軸電機(jī)。螺母的作用是往主軸的兩面?zhèn)鬟f力，滑塊與離合器部分相連接并且沿著螺母的凹槽滑移。彈簧起到緩沖的作用，與鏈輪的直徑變化相適應(yīng)。這種設(shè)計(jì)允許了機(jī)器人身體的可折疊性。主軸包括齒輪、左旋螺桿、右旋螺桿。電機(jī)通過齒輪傳遞力至主軸,并且運(yùn)動(dòng)模式可以通過控制主軸電機(jī)來(lái)切換。主軸螺旋運(yùn)動(dòng)取決于螺桿的平移運(yùn)動(dòng)，這也將同時(shí)導(dǎo)致螺母的位移以及滑塊的運(yùn)動(dòng)。SpurgearRi^ht^handedscrewMainixlsFikjntlaysLidfrFrontspringLctVhandednutitcarkey^iderrearspringSpurgearRi^ht^handedscrewMainixlsFikjntlaysLidfrFrontspringLctVhandednutitcarkey^iderrearspring例3主體結(jié)構(gòu)C部分主軸螺桿左末端與減速器結(jié)構(gòu)連接。鏈輪部分包括平行連桿機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)電機(jī)與驅(qū)動(dòng)輪、惰輪。如同例4所示，每一條鏈輪都與減速器結(jié)構(gòu)相連接。Clutchwhe己】Actavewh&eLDrivingtriostorIdlewheel5-baruitiliami^m:「 )4-barmech^cii:VImi例4鏈輪及減速器機(jī)構(gòu)電機(jī)通過斜齒輪減速器驅(qū)動(dòng)。減速器機(jī)構(gòu)包括離合輪，以及離合輪與主軸相連接部分。如同例4所示，離合輪是惰輪，鏈輪與主軸通過4連桿與5連桿機(jī)構(gòu)連接。平行四邊形機(jī)構(gòu)保證鏈輪的水平狀態(tài)。鏈輪的運(yùn)動(dòng)與離合輪相關(guān)聯(lián)，離合輪通過四連桿機(jī)構(gòu)連接主軸與鏈輪。D機(jī)器人設(shè)備運(yùn)行與制動(dòng)模式當(dāng)機(jī)器人插入到管道中，機(jī)器人通過控制主軸電機(jī)改變機(jī)構(gòu)直徑以適應(yīng)管道。例5標(biāo)示機(jī)器人驅(qū)動(dòng)模式下進(jìn)入管道的狀態(tài)，兩個(gè)螺母靠近中間。當(dāng)機(jī)器人通過不規(guī)則表面，外力將作用在鏈輪上，從而導(dǎo)致與鏈輪相連接的滑塊作出例6所示動(dòng)作。主軸兩面的壓縮彈簧起到減震的作用。當(dāng)機(jī)器人通過不規(guī)則表面，彈簧力將使滑塊恢復(fù)到例5所示狀態(tài)。Externalfarce:u二、Springforce:i 例5運(yùn)行模式例6展示了制動(dòng)模式，通過驅(qū)動(dòng)主軸電機(jī)，主軸將重置成兩個(gè)螺母遠(yuǎn)離中心的模式。這將導(dǎo)致鏈輪中的驅(qū)動(dòng)輪遠(yuǎn)離管道內(nèi)壁，且鏈輪中的惰輪與內(nèi)壁接觸。于是，可以通過拉機(jī)器人尾部的電纜來(lái)實(shí)現(xiàn)后退。例7與例8詳細(xì)解釋了此動(dòng)作。'-ExternalIcmtcc:匚二二〉■Springforce:i、Inputfij-roc：:口何 何Fig,6-Therciricvalmode.例6制動(dòng)模式鏈輪中的驅(qū)動(dòng)輪如圖例7所示那樣在減速輪外，機(jī)器人將會(huì)進(jìn)入運(yùn)行模式。機(jī)器人可通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪子與管道內(nèi)表面接觸，來(lái)實(shí)現(xiàn)前進(jìn)。與此相反的是，當(dāng)驅(qū)動(dòng)輪改變到減速輪內(nèi)的時(shí)候，即減速輪與管道內(nèi)表面相接觸的時(shí)候，機(jī)器人轉(zhuǎn)變?yōu)橹苿?dòng)模式。在這種模式下運(yùn)行，減速輪與管道內(nèi)表面相接觸，同時(shí)，兩惰輪連成一條線運(yùn)行，這將保證機(jī)器人的制動(dòng)模式的成功。除此之外，當(dāng)機(jī)器人突然斷電時(shí)，機(jī)器人將會(huì)因電機(jī)轉(zhuǎn)軸減弱的轉(zhuǎn)矩導(dǎo)致支持輪子的外部力減弱，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自動(dòng)轉(zhuǎn)變到制動(dòng)模式。從上述所看，機(jī)器人可輕松實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。Cuntsclline: ■Pipelineeutface:例7裝有減速裝置的管道檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)A,運(yùn)行模式B，制動(dòng)模式4運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)在這一部分，為了根據(jù)主軸電機(jī)驅(qū)動(dòng)所引起的d變化表示減速輪的動(dòng)作，將會(huì)推導(dǎo)出離合輪、驅(qū)動(dòng)輪和惰輪的位置。例8展示了鏈輪與減速結(jié)構(gòu)。每一鏈輪均包含兩個(gè)4連桿機(jī)構(gòu)、一個(gè)5連桿機(jī)構(gòu)，4連桿機(jī)構(gòu)包含四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)，5連桿機(jī)構(gòu)包含四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)關(guān)節(jié)和一個(gè)移動(dòng)關(guān)節(jié)。當(dāng)外力作用在輪子上面時(shí)，鏈輪的高度d隨之改變。c例8工作模式原理圖隨之改變。c例8工作模式原理圖A，驅(qū)動(dòng)模式B，制動(dòng)模式例9中的注釋，余弦可表達(dá)為機(jī)器人設(shè)備：電機(jī)嵌入車輪機(jī)構(gòu)的馬達(dá)箱體中，最大扭矩為17.5mNm,電機(jī)選MAXRONRE6型號(hào)，減速器選擇GP6A型號(hào)。表1詳細(xì)介紹了電機(jī)和減速器規(guī)格。MAXRONRE6規(guī)格說明書直徑6mm額定電壓6v額定轉(zhuǎn)速5320rpm最大連續(xù)扭矩0.321mNm最大持續(xù)性電流：0.118A減速器說明書減速比：221：1減速器最大連續(xù)扭矩：30mNm表2為機(jī)器人規(guī)格說明書，機(jī)器人模塊長(zhǎng)80mm至100mm之間，機(jī)器