外文翻译 --电缆攀爬机器人的动力学仿真分析 中文版.doc

1外文翻译毕业设计题目：基于ADAMS的宽窄行分插机构动力学分析原文1：DynamicsSimulationAnalysisonGuidingMechanismforCableClimbingRobot译文1：电缆攀爬机器人的动力学仿真分析2电缆攀爬机器人的动力学仿真分析JieLu,HongzhouLi,XuemeiZhang,XiaofaLaiCollegeofMechanicalEngineeringBeihuaUniversityJilin,ChinaYinshun_9999163.com摘要:本文介绍了一种使用动态分析软件ADAMS建立一个关于电缆爬墙机器人引导原理的仿真模型的方法。通过这个模型和仿真的手段建立许多因素的影响,包括操作、姿态、角度、支撑刚度、预加载荷、支撑轮子的维度。来得到机器人的身体在工作状态下的抵消补偿。文章中的这种方法能够提供一个基础电缆攀爬机器人的结构优化设计。关键词:电缆攀爬机器人引导原理动态仿真简介电缆机器人通过沿着承载斜拉桥的电缆爬,高电压线分布,桅杆和其他高空电缆,它可以执行如同缺陷检测、污垢清洗、自动绘画等3,2,1。和手动工作模式相比较,这个由机器人执行的自动工作模式不仅能降低操作成本,而且能保证工作过程的安全。因此,关于电缆攀爬机器的人相关技术和理论研究在已经被全世界许多学院和最近制定的许多成功的作品广泛的看重4。通过机器人的驱动模式进行分类，存在通过轮子支撑的电动运行机制，气动蠕动驱动，以及液压驱动等。气动蠕动驱动是其中一种广泛运用的模式，因为它有媒体的优势清洁、锁模力缓冲、负载自适应、和更好的可控制性等优势。本文介绍了一种气动监测和控制机器人电缆绘画。该机器人利用注入的压缩空气作为动力源，以监视和控制功能作为它的工作模式，它可以完成防腐涂料绘画和电缆表面的颜色装饰等工作，电缆的直径在范围在60毫米到200毫米之间，长度在300米以内。由于电缆可能有不同的截面形状，如圆柱形、平行六个棱柱、或螺旋六棱柱，机器人的这种固定和支持引导机制必须有一定的灵活性，即机器人有对直径变化能力的要求。然而，这种灵活性也必须有限制，如果太大，机器人的身体和电缆之间的偏心将会增加，从而会影响画的质量，甚至可能导致机器人被阻塞等等。本文论述了对于机器人身体偏心的影响因素，例如,工作姿态、支承刚度、支撑车轮大小、预加载荷等等，并介绍了一些电缆爬墙机器人设计的指导原则。电缆机器人的操作姿势在机器人工作过程中保持身体和电缆的同心度是很有必要的，否则，工作质量3有可能降低。三个引导车轮均匀地分布在圆柱的周围用于保持设计机器人时的同心度。为了适应不同电缆的不同截面形状，三个引导支持轮，尾部是由三个薄气缸驱动，用于夹紧电缆。尽管有电缆形状的影响，外部工作负载有可能会导致机器人身体的偏转和因此带来受力状态的改变。为了方便分析，并且为了计算方便，假设这三个支撑是弹性的(见图1),定义如下：与电缆相关的机器人的身体状态命名为工作姿态；线t-t是通过电缆轴和沿重力方向的线，被作为工作姿态的参考线；位于电缆顶端的并且最靠近t-t线的支持轮命名为轮1；角是主截面和参考线之间的夹角，被命名为工作姿态角；从轮1开始，其他两个沿逆时针的支持轮分别被命名为轮2和3。根据上述的假设和定义，我们知道机器人的工作姿态取决于工作姿态角，并且这个角应该在关于对称结构的正负60°范围之内。图1机器人的姿态和其被迫所处的状态4机器人身体补偿的动态仿真分析电缆机器人在工作状态下的动态特性是非常复杂的(参见图1)。如图1所示，当三个定向轮子的预加载荷相等并且没有其他外部负载作用，机器人身体的几何中心和该电缆的中心是同心的；一旦有外力作用，由于支撑点的弹性特征，机器人的几何中心和电缆中心会产生偏移量，不同的支持轮也会产生一个相对运动并且会导致支持车轮和电缆的接触点改变，然后动态特性也会随着改变。因此，电缆机器人在工作状态下的动态机理模型是一个时变模型。与此同时，在分析过程中也应考虑接触刚度、摩擦特性。因此，简单的模型并不能满足对机器人设计的要求，而且传统的静态分析法很难建立和解决以上这种问题并且计算精度也达不到要求。本文介绍了一种使用ADAMS的新方法，一种动态仿真软件，来建立电缆机器人引导机制和根据实际工作条件仿真获得的机器人身体的不同偏移的动态模型。A.物理和几何参数的描述为了理论分析和仿真计算的方便，机器人引导机制的物理和几何参数定义如下：Ti-机器人身体的内径(mm)L-引导轮宽度(mm)Gj-等效负载-工作姿态角-支撑轮角度p-机器人身体的偏移量(mm)Ki(i=1、2、3)支持点的刚度(N/mm)D-电缆直径(mm)RL-引导车轮的曲率半径Ni(i=1、2、3)电缆引导轮的支撑力(N)Fmi(i=1、2、3)引导机械的移动部件的摩擦力(N)Fti(i=1、2、3)弹性支承力(N)Ci(i=1、2、3)集中支持力点