面向管道机器人的非对称惯性驱动系统及其动力学特性

摘要

针对恶劣管道作业环境,提出了一种由非圆齿轮和双轴偏心块组成的非对称惯性驱动机器人.阐明了同性干摩擦环境中机器人的惯性驱动原理,研究了非圆齿轮偏心率、阶数以及非圆齿轮与偏心块间相位角对惯性力的影响规律,获得了适合同性摩擦条件的非对称惯性力激发原则;通过数值方法求解出水平和倾斜管道中机器人的动力学模型,分析了机器人平均移动速度随系统参数的变化规律.研究结果表明:随机器人与偏心块的质量比和管道倾角(机器人爬坡状态)的增大,机器人移动速度减小;随电机角速度、非圆齿轮偏心率、偏心块回转半径以及管道支承力的增大,机器人移动速度先增大后减小.