针对管道机器人在变径管道中转弯困难、移动稳定性差等问题,研究了一种自适应性油气管道机器人,采用可变径的2履带1滚轮支撑式移动机构,确保机器人在管道中稳定移动。对油气管道机器人在管道内的通过性进行理论研究,确定机器人尺寸;通过Adams软件对机器人的转弯性能进行了动力学研究。仿真结果表明,机器人在600 mm的管道内能顺利完成转弯运动。因此,确定电动机所提供力矩应大于90 Nm。进行实验研究发现,实验测得速度值与仿真结果一致,验证了设计的合理性。

为研究机器人操作臂动态特性的变化规律,提出一种新的机器人控制模型仿真方案。运用三维建模软件建立机器人虚拟样机模型;利用虚拟样机仿真软件ADAMS进行机器人动力学建模和分析。通过2种典型实例验证模型的可靠性,并利用MATLAB和ADAMS联合仿真,对机器人操作臂进行控制研究。仿真结果验证了该方案的可行性,为机器人协同控制提供了参考。

针对目前油气管道机器人对油气管道的适应能力弱、爬坡能力差等问题,提出一种能够变径的履带式油气管道检测机器人。采用SolidWorks三维软件建立样机模型,然后将样机模型导入ADAMS仿真软件中,根据实际情况设置约束并简化模型,对管道机器人进行运动学仿真,分析变径、爬坡等能力,最后搭建试验平台对管道机器人的爬坡能力进行试验验证。结果表明:该机器人能够适应400~600 mm管径的油气管道,能够在承受自重的情况下爬上45°、90°的斜坡。