螺旋驱动式管内机器人越障性能优化设计

CORC > 沈阳自动化研究所 > 中国科学院沈阳自动化研究所 > 装备制造技术研究室

	螺旋驱动式管内机器人越障性能优化设计
	李特 1,2; 张嘉礼 2; 李斌 1; 王永青 2; 徐志刚
刊名	大连理工大学学报
	2018
卷号	58 期号:4 页码:348-356
关键词	管内机器人螺旋驱动越障粒子群
ISSN号	1000-8608
其他题名	Optimization design of obstacle crossing for screw drive in-pipe robot
通讯作者	李特
产权排序	1
中文摘要	受当前管道连接工艺限制,各类管道连接处易形成环形凸台或环形凹槽障碍,因此管内机器人需具备一定的越障能力.相比地面机器人越障,管道内部封闭且受限的空间环境使机器人越障机理更为复杂.针对一类螺旋驱动式管内机器人,为了定量分析其越障运动并获得约束下最优越障性能,分别构建机器人在环形凸台和环形凹槽障碍环境的准静态越障模型,包含螺旋轮越障和从动轮越障两种状态.以机器人牵引能力、驱动电机转矩等为约束条件,构建机器人综合越障性能数学模型,基于指数惯性权重改进粒子群算法优化求解最优越障性能下的决策参数向量.将所提综合越障性能优化方法应用于螺旋轮角差动式管内机器人的设计中.试验结果表明:该机器人能够顺利通过PVC管道内2mm环形凹槽障碍和不锈钢管道内2mm环形凸台障碍,验证了所提方法的有效性.
英文摘要	Circinate boss or groove obstacles are easily formed in the current connection process of the pipes. Therefore, it is necessary for the in-pipe robot to have obstacle crossing ability. Compared to obstacle crossing on land, the closed and confining in-pipe environment make the obstacle crossing more complex. In consideration of the screw drive in-pipe robot, the quasi-static obstacle crossing models for the robot in the circinate boss and groove obstacles environments are constructed respectively, including the screw wheels crossing and the driven wheels crossing, to analyze the obstacle crossing movement quantificationally and obtain the optimal performance under constrains. Then the comprehensive obstacle crossing performance mathematic model is built under the constraints of traction force, motor torque and so on. Through exponential type adaptive inertia weighted particle swarm algorithm, the optimal parameter vector is solved.　The proposed comprehensive obstacle crossing performance optimizing method is applied to the design of in-pipe robot with differential screw roller angles. The experiment results prove that the proposed method is valid. The optimized robot can pass through the circinate boss obstacle of 2mm height in the stainless steel pipe, and the circinate groove obstacle of 2mm height in the PVC pipe.
语种	中文
内容类型	期刊论文
源URL	[http://ir.sia.cn/handle/173321/22373]
专题	沈阳自动化研究所_装备制造技术研究室
作者单位	1.中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室 2.大连理工大学精密与特种加工教育部重点实验室
推荐引用方式 GB/T 7714	李特,张嘉礼,李斌,等. 螺旋驱动式管内机器人越障性能优化设计[J]. 大连理工大学学报,2018,58(4):348-356.
APA	李特,张嘉礼,李斌,王永青,&徐志刚.(2018).螺旋驱动式管内机器人越障性能优化设计.大连理工大学学报,58(4),348-356.
MLA	李特,et al."螺旋驱动式管内机器人越障性能优化设计".大连理工大学学报 58.4(2018):348-356.