摘要：管桁架焊缝质量检测机器人是一种在高空管桁架上采集焊缝信息,并对焊缝质量进行适时检测的机器人,它的越障稳定性是其安全可靠工作的关键。设计了一款能在管桁架上行走、越障,且适应管径变化的机器人系统;分别对沿竖直钢管爬升、周向旋转和越障状态下的驱动轮进行受力分析,初选了关键动作驱动电机参数;利用ADAMS平台进行翻转机构的运动学仿真,发现翻转角速度可影响机器人的工作效率和稳定性,以工作损失效能最小为目标优化翻转角速度,通过数据拟合和多次迭代求得最优翻转角速度;开展了样机稳定性试验,以测量不同翻转角速度下机器人的滑移量。分析和试验结果表明:翻转角速度为0.445 rad/s时,工作损失效能最小,且越障稳定性好;翻转角速度达0.785 rad/s时,出现滑落现象;样机稳定性试验与运动学仿真结果一致。

摘要：为减轻管桁架焊缝质量检测机器人结构重量,文章在分析夹紧机构运动约束及其关键零部件强度约束的基础上,建立夹紧机构各主要零部件力学和运动学模型,运用惩罚函数法对夹紧机构尺寸进行优化。支腿在夹紧机构的零部件中质量较大,经静力学分析发现支腿材料冗余较大,采用拓扑优化进一步减轻支腿重量。结果表明:夹紧架、支腿和底板尺寸分别为60mm、88mm、111mm时,结构最为紧凑;拓扑优化重构后,支腿的质量减轻了121.2g,总质量减少了16.16%。

摘要：为保证管桁架焊缝检测机器人夹紧瞬间的稳定性,对机器人夹紧瞬间的振动特性展开研究。根据夹紧机构零部件配合方式构建夹紧机构振动模型,对机器人夹紧瞬间进行仿真,分析夹紧瞬间夹紧机构的响应情况,研究夹紧机构对模型参数的敏感程度。对夹紧机构进行改进,提高弹簧刚度,增加动态吸收器,建立改进后的夹紧机构瞬态振动模型,并在MatLab中进行仿真分析。开展夹紧机构振动测试试验,测量原始与改进后机构的振动情况,对比弹簧支撑振动测试结果与仿真结果。结果表明:弹簧刚度对弹簧压缩量影响最大,弹簧阻尼对调整时间影响最大;机构改进后,调整时间缩短,弹簧压缩率显著降低,稳定性优于原始机构;试验结果与仿真结果的瞬态性能指标误差均小于5%,试验结果与仿真结果具有一致性。