以石油输送管道焊接作业需求,提出一种用于管道外壁爬行的新型轮式机器人行走机构,能够躲避管道下方支撑柱、管道过弯。采用水平布置的全向轮和预紧弹簧组成的悬挂机构,过弯时弹簧适应弯道轮廓;机器人几何中心竖直安装了全向轮,行走时进行动态姿态调整。根据三维模型制作了物理实验样机,通过手动单轴电机控制实验证明了结构的可行性,同时得出机器人通过管道弯道的条件,即行走速度保持在0.4m/s以上,通过惯性越过焊缝,并修正碰撞后姿态,几何中心全向轮持续转动保持平衡。仿真分析了机器人全向轮和焊缝碰撞后的姿态及补偿修正问题,构件模型验证了实验中提高爬行速度机器人通过焊缝现象。

目前，国内市场用于钻杆管具抬升的机械手产品较少，据此某公司根据市场需要自行设计了一款用于斜直井管具拾取的机械手。由于该机械手户外工况较复杂，确保其工作时的安全性则极为重要。现以该机械手为对象进行运动规划．并运用理论计算与虚拟建模仿真相结合的方法对其运动进行动力学分析。利用ADAMS模拟该机械手在8～11级风载和基座振动频率为50 Hz情况下结构的动态受力状况，并与无风载无基座振动情况下的结构受力进行对比，分析其结构是否满足户外阵风或基座振动工况下安全工作的要求。结果表明，该机械手结构设计和运动规划设计较为合理，并提出了进一步优化的可能性，同时数值仿真技术也大大降低了新产品的技术开发成本和开发周期。