管道在能源的运输方面具有重要的作用,其安全、合理、稳定的运行具有重要的意义。以DN250~350 mm的油气管道为主要应用场景,设计了一种以丝杆螺母变径机构达到自适应目的的履带式管道巡检修复机器人。该履带式管道巡检修复机器人分为驱动单元、检测单元、连接单元和隔离修复单元。通过几何分析研究管道几何约束对弯管通过性的影响可知,当该机器人组成单元的长度小于452.88 mm时,从几何约束角度分析可以通过弯管;运用坐标转化法对机器人运行过程进行了运动状态分析,研究该管道机器人的运动特性,得到该机器人的速度方程。由分析可知,履带式机器人采用3履带差速特性的方式通过弯管时运动更加平稳。采用仿真分析的方式,验证了其对弯曲管道形态的通过性。该研究可为油气管道的稳定巡检、应急安防与处理处置提供参考。

膝关节是人体正常运动的重要部位。为了满足下肢截肢患者恢复正常运动功能的需求,设计了一款双摇杆机构的假肢膝关节。首先,建立了下假肢的简化模型,通过对模型的运动学分析,获得了相关关节角度、角速度、角加速度等参数。通过动态静力分析法对双摇杆的各个杆件进行动力学分析,最终得到输出阻尼力与驱动力矩之间的平衡方程。通过Adams仿真分析,得到了高度相似的膝关节瞬心轨迹和踝关节轨迹运动曲线对比图。结果表明,设计的双摇杆假肢膝关节具有良好的稳定性与仿生性,能够满足截肢患者的运动需求。研究为双摇杆假肢膝关节整体的结构设计、加工和实时控制提供了理论依据。

针对加工中心上下料工作需要，自主创新设计了2P3R型机器人。为分析机器人机构运动的可行性，对该机器人进行了运动学分析。用D-H法、齐次变换矩阵，建立了机器人正逆运动学方程，通过计算验证了正运动学方程的正确性；用UGNX软件建立了机器人的三维模型并导入到ADAMS软件中，对机器人上下料作业进行了运动学仿真分析，得到机器人末端夹手的上下料轨迹、位移及速度曲线。研究结果验证了机器人运动的可行性。为机器人的设计、空间轨迹规划及控制提供理论依据。