關(guān)于采用自夾緊模糊控制的纜索檢測機器人設(shè)計(編輯修改稿)
2025-07-04 12:22 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 構(gòu)改進和保護纜索免受檢測二次傷害，將具有積極的意義 。 1 自夾緊纜索機器人的系統(tǒng)設(shè)計 針對一款電驅(qū)動式纜索機器人進行自夾緊設(shè)計，機器人由主從動輪、驅(qū)動電機、傳動系統(tǒng)、氣動夾緊裝置、輔助夾緊彈簧和連接件組成。驅(qū)動輪選擇有較大摩擦因數(shù) 的橡膠材料做成，能與整個纜索圓周表面飽滿接觸。整個機器人結(jié)構(gòu)較緊湊、具有較高的機動能力，機器人外部機械結(jié)構(gòu)如圖 1所示 。 圖 1 機器人外部機械結(jié)構(gòu)圖 夾緊機構(gòu)包括輔助夾緊和模糊控制夾緊：輔助夾緊裝置的作用是將機器人安裝到纜索上后，提供一個壓緊力，使機器人附著于纜索表面，處于臨界平衡狀態(tài)；輔助夾緊裝置中，由 50CrVA彈簧鋼制作成壓縮彈簧，彈簧上端裝有預(yù)緊螺母，可以調(diào)整彈簧提供給橡膠輪的預(yù)壓力大小，同時夾緊彈簧上還裝有限位剛性部件，限制纜索的最大檢測直徑。模糊控制夾緊的執(zhí)行機構(gòu)采用氣動裝置，在模糊控制器下達 指令后，氣壓泵驅(qū)動壓桿向下運動，壓桿可以在氣缸內(nèi)自動伸縮，夾緊觸頭實現(xiàn)對橡膠輪依照給定力進行夾持。機器人安裝到斜纜索上后，主輔夾緊機構(gòu)共同施加夾緊力，將上下滾輪緊壓于斜拉橋纜索上。夾緊力合力的大小決定了整套裝置的驅(qū)動能力，在足夠的摩擦力作用下，機器人緊緊貼合在纜索上，在驅(qū)動電機的帶動下上行與下行 。 2 纜索檢測機器人自適應(yīng)模型的建立 將機器人安裝到纜索上后，必須把輔助夾緊彈簧調(diào)整到合適位置，使機器人處于臨界平衡狀態(tài)，此時纜索機器人的自重全部落在纜索上方的輪子上，如圖 2所示。作者對其進行受力分析，機器人受斜 面法線方向的力 N是重力 G的法向分量和預(yù)夾緊力 FN之和即：cosN F GN? ? ? ?,? 為纜索的傾斜角 (0— 90176。 )。沿切線方向向上的摩擦力 F與重力 G的切向分量彼此平衡，有 G sina=μ N =F， μ為滾輪和纜索表面的摩擦因數(shù)。此時 G sinF = co sN G?? ? ? ?? 。 圖 2 機器人輔助夾緊力分析 在機器人正常運動時，輔助夾緊和模糊控制夾緊裝置共同起作用，假設(shè)纜索機器人處在勻速運動狀態(tài)，對其進行受力分析。為使分析簡單明了，不考慮各構(gòu)件質(zhì)量及彈性變形，將機器人各構(gòu)成部分按功能與布局進行簡化，形成圖 3所示簡化模型 。其中 G1 ， G2 ，G3， G4， Ge， Gf 為簡化后各部分質(zhì)點； N1 ， N2， N3,N4為纜索各個輪的彈力； f1,f2,f3,f4 為纜索表面對各個滾輪的摩擦力 。 圖 3 機器人簡化模型 根據(jù)靜力學(xué)平衡方程，有： 11fN?? N22
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