针对现阶段存在的用于小口径弯管内壁除锈的机械机构在弯道处除锈不均匀性问题,首先求出弯道处内外圆弧长的比例关系,然后通过理论计算推导出关于弯道处内外圆之间的磨块磨削面积公式,得到磨块结构的通用方程,保证其在弯管弯道处尽可能除锈均匀性的同时又能高效的除去弯管直道的锈层。通过实例对磨块结构的通用方程进行验证,并且设计出磨块结构,利用三维建模软件SolidWorks对整个除锈机构进行建模,运用运动仿真软件ADAMS对此机构进行运动学与动力学仿真,得到此除锈机构在不同形状及曲率的弯管中运动时各组成部分的位移、速度等曲线图,从而从理论上证明了此机构可以达到预想的除锈效果。通过对本机械除锈机构的设计、建模及仿真,实现了除锈机构对弯管除锈均匀性的理论验证,为此除锈机构的投入生产制造奠定了基础。

通过理论计算推导出关于弯管机器人驱动模块在设计过程中,模块长度、蠕动步距及蠕动防倾倒设计和弯管直径、曲率半径的结构数值关系。根据此数值关系对驱动模块进行设计,然后运用SolidWorks软件对所设计的驱动模块进行建模,再利用ADAMS软件对该驱动模块在标准的弯管中进行运动学仿真,得到此驱动模块在弯管运动时的位移、速度曲线图,验证所得数值关系对于弯管机器人驱动模块设计的可行性。进一步得出结论,此数值关系在弯管机器人驱动模块的长度、支撑脚的长度设计,以及驱动模块在弯管中运动干涉验证具有可行性,为此类型的弯管机器人投入实际生产和后续的弯管机器人整体的自动化设计研究,奠定了一定的基础。