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。

在石油、化工等行业中,大型管道长期运输腐蚀性油气资源,需要进行定期检测。针对这一应用场景,提出了一种能够在管道外壁稳定行走且具有良好越障能力的永磁轮式机器人。该机器人采用六轮摇臂式移动机构配以永磁轮,搭载检测设备后可以代替人工进行更加安全高效的检测。根据机器人在管道上稳定吸附的力平衡条件,计算出机器人所需的最小磁力,从而确定机器人运动所需的驱动力;通过Maxwell仿真建立永磁轮的磁力分析模型,设计并确定了永磁轮的尺寸;最后,基于Adams软件进行机器人的运动学仿真,验证了机器人的越障能力。

本文设计实现了一个基于凌阳16位SPCE061A处理器的智能小车运动控制硬件电路，详细介绍了利用红外传感器实现智能小车的避障和循迹，并给出了实际的运行结果。

循迹控制可实现机器人沿指定线路的自动运行。以环境检测的小型轮式机器人为控制对象,设计搭建了循迹控制系统,研究循迹控制算法,通过实验调试,最终实现机器人快速可靠的循线自动运行。