43、基于Pro/E和ADAMS的斜轮式管道机器人仿真分析

基于Pro/E和ADAMS的斜轮式管道机器人仿真分析

1. 引言

管道机器人作为一种智能设备，能够沿着管道的内外表面爬行，携带姿态和位置传感器、CCD相机、超声波传感器、管道清洁装置、管道焊接装置以及简单机械臂等一个或多个传感器和操作设备，从而在不损坏管道的情况下对管道进行检查、维护和清洁。斜轮式管道机器人易于控制，能够自由进退，稳定可靠。

机器人的连杆具有高可扩展性和灵活性的特点，这可以增强管道机器人的承载能力和自适应能力。管道机器人的相关参数和结构设计对其承载能力和速度等性能有很大影响。为了提高物理样机的性能并减少测试次数，使用ADAMS软件对性能与参数或结构之间的关系进行了仿真和分析。

通常有两种建立管道机器人虚拟样机进行运动分析的研究方法：
- 方法一：使用Pro/E和UG等绘图软件建立几何模型，然后导入到ADAMS和ANSYS等仿真软件中。
- 方法二：基于仿真软件完成管道机器人几何模型的建立和仿真分析。

由于管道机器人的结构相对复杂，采用了第一种方法。此外，Pro/E对三维模型具有更强的处理功能、先进的设计理念和简单实用的操作。而ADAMS作为特殊的机械动力学分析软件，易于对虚拟机进行静力学、运动学和动力学分析。因此，首先使用Pro/E软件建立斜轮式管道机器人的几何模型，然后导入ADAMS中构建机器人模型，并在虚拟样机的基础上研究了管道机器人相关参数和结构设计对其性能的影响，研究结果可为管道机器人的样机开发提供参考。

2. 斜轮式管道机器人的组成

一般来说，管道机器人主要由机械系统、操作系统和功能模块组成。斜轮式管道机器人简化模型由管道车辆、连杆机构和导向机构组成，具体结构如下：