自适应管道清洁机器人控制系统研究

武汉理工大学硕士学位论文自适应管道清洁机器人控制系统研究姓名：李智慧申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：李智祥20100501自适应管道清洁机器人控制系统研究作者：李智慧学位授予单位：武汉理工大学相似文献(5条)1.会议论文徐晓璐.马俊.张潇.方敏中央空调管道清洁机器人的设计2008根据目前中央空调管道清洁的现状,设计了一套人工控制的变截面喷气式管道清洁机器人系统,适用于主流截面中央空调管道的清扫.介绍了机器人的主要系统结构和特点,利用solidedge建立了机器人的三维实体造型.对其经济巨与实用性加以论述.2.期刊论文王娅.任升峰.徐明刚.张建华.WANGYa.RENSheng-feng.XUMing-gang.ZHANGJian-hua中央空调管道清洁机器人系统的设计-机械设计与研究2005,21(6)设计了一套中央空调管道的自动清扫机器人系统,适用于家用及商用中央空调矩形管道.介绍了远程机器人的结构设计及其主要功能,论述了指引机器人直线前进并自动转弯的驱动和导向装置的设计,使用Pro/e建立了清洁机器人的三维模型,进行了模型的装配分析,并制作了旋转刷装置的实物模型,验证了机器人的清扫效果.3.学位论文冯虎履带式管道清洁机器人嵌入式控制与通信系统的研究2006管道清洁机器人可以替代人工有效解决中央空调通风管道的检测和清扫问题，提高楼宇室内的空气质量，保护长期工作生活在空调环境中人们的身体健康。同时，管道清洁机器人作业效率高，事故发生概率小，也可用于其他多种管道的监测维护工作，具有良好的应用前景。本文在总结已有管道机器人软硬件与机构设计的优缺点的基础上，设计了一套较为完善的管道清洁机器人嵌入式控制与通信系统，可以使工作人员在较安全的地方远程控制管道清洁机器人对管道的检测和清扫工作，同时也可以通过事先设置参数，使机器人自主执行作业任务，具有一定的智能化功能。该机器人采用了集中控制和分层控制相结合的设计方式，具有性能稳定，实时性高，控制精确的特点，并为系统的维护和升级工作提供了方便。结合由微控制器（MCU）、直流/步进电机控制单元和传感器信息采集单元组成的嵌入式控制系统，可实现用户命令的分层解释与执行，并灵活控制机器人的动作。本文采用了结构简单、处理速度快、适用与工业环境条件的RSIC型MSP430系列微控制器，可高速处理通信系统上流动的控制命令与状态信息，系统采用基于特定功能的模块化设计，可满足用户对某特殊功能的要求，这是其他管道机器人所不具备的特点。管道机器人运动功能丰富，对电机驱动系统有着特殊的要求。本文设计了体积小、效率高的集成化步进电机和直流电机驱动系统，可协调控制不同电机的运动速度和输出力矩，同时就如何实现电机控制方式的选择做了深入的理论探讨。分层设计的嵌入式控制系统要求有分层的通信系统与之相配合。本文基于串行通信方式的通信系统同样遵循分层设计的思想，提出了上位PC机与机器人嵌入式控制系统的通信，操纵箱与机器人嵌入式控制系统的通信，以及嵌入式控制系统内部控制模块间的通信三个层次。保证了信息流至顶向下的传输路径的通畅。本文基于机器人硬件设计的软件系统采用基于信息流的模块化设计。其最显著的特点是控制命令的三层解释体系，即由上位机或操作用户输入的抽象控制命令到底层驱动部分的P口控制信号之间的解释流程。与已有设计方式相比较，该方法具有代码执行效率高，实时性能好，方便移植，降低单芯片的命令解释和分配复杂度，提高系统的维护和升级性能等优势。本文还就IIC通信及步进电机速度控制的软件实现方法做了深入探讨。管道清洁机器人是多项学科交叉、综合应用多种电子电路技术、集合新原理新设计的前沿科学技术领域。本文虽然在此方面取得了一些进展，但离产业化尚有一定距离。随着技术和进步和研究的进一步深入，此种机器人将会有广阔的应用前景。4.期刊论文曹毅.谢启武.何世钧.韩宇辉.CAOYi.XIEQi-Wu.HEShi-Jun.HANYu-Hui中央空调垂直风管清洁机器人机构设计-机电产品开发与创新2008,21(6)针对目前国内外中央空调通风管道清洁机器人的研究现状,提出了一种垂直通风管道清洁机器人的设计思路.该机器人主要由支撑机构、清洁机构组成.支撑机构采用了伞状支架,能够适用于矩形或圆形管道;清洁机构采用了钢丝绳驱动的柔性机械臂.并对机器人的伞状支架和柔性机械臂的机构和工作原理进行了详细说明.通过对样机的实验测试,验证了该结构的合理性和实用性.5.学位论文王娅两种典型移动机器人的设计分析2008本文提出并设计分析了两种典型的移动机器人：中央空调管道清洁机器人DCRCAC(DuctCleaningRobotforCentralAir-Conditioning)以及典型性轮腿式机器人TWLR(TypicalWheelLegRobot，)。首先分析了这两款机器人的设计背景和国内外研究现状，然后对DCRCAC机器人的设计过程，Pro/E三维实体建模，实物制作以及清扫结果进行了系统研究。并对TWLR机器人的所有拓朴机构进行了归类总结，对每一种拓朴机构分别作了自由度分析，并对其中最典型的两种拓朴机构进行了空间运动学分析。中央空调管道内病菌引起的室内空气污染自2003年非典爆发以来引起人们的更密切关注。目前，我国中央空调清洗行业才刚刚起步，而且清洗设备主要依靠国外进口，设备价格昂贵，并且由于规格等问题，对我国的某些空调管道并不适用。针对此问题，本文提出并设计了一款结构简单、自动化程度较高、成本低廉的DCRCAC中央空调管道清洁机器人系统，包括监视控制器，远程遥控机器人以及集尘净化装置。分别从摄像监视装置，驱动导向装置和旋转刷装置这三个模块详细介绍了DCRCAC的模块化设计过程，包括各种导向轮的设计，各种参数的选定，电机的选择，传送带，传动轴和轴承的选择安装以及刚度和强度校核等。并根据DCRCAC的实际尺寸，用Pro/E建立了三维实体模型，进行了装配性分析和校核。实际制作的旋转刷装置实物模型证明了其清扫效果较好。针对目前轮式机器人对不规则地面适应性不强，腿式机器人速度低，稳定性差等缺点，我们提出了一款综合轮式机器人运动速度快和腿式机器人运动灵活等优点的典型性轮腿式机器人。TWLR(TypicalWheel-LegRobot)的设计理念。TWLR机器人还运用多拓朴机构，进一步提高了它的灵活度和对不规则地面的适应性。与常见的轮腿复合式机器人不同，TWLR最大的优点是它通过应用不同的拓朴机构来适应各种不规则地面，绕过障碍物，或维持在斜坡上的平衡。它同时还可以扮演腿的角色推或拉机器人的身体来攀爬高大障碍物，或者跨越小型障碍物。本文详细介绍了TWLR机器人所有拓朴机构的分类总结，分别对不同拓朴机构进行了自由度分析，并对其中最典型的两种2环并联拓朴机构进行了串联机构模型的等效转换，然后利用DH方法进行了位置分析。在自由度分析中，对于常规的GrǖblerKutzbach公式所不适用的某些有过约束存在的拓朴机构的情况，采用修正的GrǖblerKutzbach公式，并结合线几何和约束螺旋求解的方法，进行自由度的计算和验证。本文链接：授权使用：武汉理工大学(whlgdx)，授权号：5b927de4-a9df-4ece-b179-9e540129f419下载时间：2010年12月22日