为实现自动检测水电站液压启闭机活塞杆上的锈蚀缺陷,快速检测出锈蚀缺陷位置并进行后续处置,防止出现液压启闭机漏油、控制阀门堵塞等不良后果,本文研制了一种水电站液压启闭机活塞杆检测机器人。文章首先提出检测机器人的结构设计方案,接着确定了其控制方案,然后利用仿真软件对检测机器人进行了动力学分析,分析机器人的速度、加速度以及在不同挤压力下机器人本体偏转角度等参数,最后进行液压启闭机活塞杆检测机器人样机爬行试验研究,验证机器人的可靠性和合理性是否满足设计目标。

冗余机器人可以通过冗余自由度实现额外的优化目的。针对受空间约束条件下机器人运动控制问题,采用几何不变性和滑动模态算法,实现冗余机器人的有效控制,并对控制效果进行仿真验证。通过建立冗余机器人系统数学模型,给出冗余机器人轨迹跟踪典型控制方案,优化了冗余机器人控制目标。设计推导出能确保机器人关节位置向量在约束空间内,且冗余机器人关节能平滑到达约束边界的几何不变性和滑动模态算法。采用数学软件MATLAB对平面3R冗余机器人系统进行仿真。同时,与不采用文中算法的计算结果进行对比和分析。仿真结果显示:冗余机器人关节在受到外部约束时,采用几何不变性和滑动模态算法所有关节能保持在约束空间内,同时关节能够平滑地接近约束边界,关节误差在3.2 s就能够快速收敛。