关于采用自夹紧模糊控制的缆索检测机器人设计(编辑修改稿)

关于采用自夹紧模糊控制的缆索检测机器人设计(编辑修改稿)内容摘要：

构改进和保护缆索免受检测二次伤害，将具有积极的意义。 1 自夹紧缆索机器人的系统设计 针对一款电驱动式缆索机器人进行自夹紧设计，机器人由主从动轮、驱动电机、传动系统、气动夹紧装置、辅助夹紧弹簧和连接件组成。 驱动轮选择有较大摩擦因数 的橡胶材料做成，能与整个缆索圆周表面饱满接触。 整个机器人结构较紧凑、具有较高的机动能力，机器人外部机械结构如图 1所示。 图 1 机器人外部机械结构图 夹紧机构包括辅助夹紧和模糊控制夹紧：辅助夹紧装置的作用是将机器人安装到缆索上后，提供一个压紧力，使机器人附着于缆索表面，处于临界平衡状态；辅助夹紧装置中，由 50CrVA弹簧钢制作成压缩弹簧，弹簧上端装有预紧螺母，可以调整弹簧提供给橡胶轮的预压力大小，同时夹紧弹簧上还装有限位刚性部件，限制缆索的最大检测直径。 模糊控制夹紧的执行机构采用气动装置，在模糊控制器下达 指令后，气压泵驱动压杆向下运动，压杆可以在气缸内自动伸缩，夹紧触头实现对橡胶轮依照给定力进行夹持。 机器人安装到斜缆索上后，主辅夹紧机构共同施加夹紧力，将上下滚轮紧压于斜拉桥缆索上。 夹紧力合力的大小决定了整套装置的驱动能力，在足够的摩擦力作用下，机器人紧紧贴合在缆索上，在驱动电机的带动下上行与下行。 2 缆索检测机器人自适应模型的建立 将机器人安装到缆索上后，必须把辅助夹紧弹簧调整到合适位置，使机器人处于临界平衡状态，此时缆索机器人的自重全部落在缆索上方的轮子上，如图 2所示。 作者对其进行受力分析，机器人受斜 面法线方向的力 N是重力 G的法向分量和预夹紧力 FN之和即：cosN F GN   , 为缆索的倾斜角 (0— 90176。 )。 沿切线方向向上的摩擦力 F与重力 G的切向分量彼此平衡，有 G sina=μ N =F， μ为滚轮和缆索表面的摩擦因数。 此时 G sinF = co sN G   。 图 2 机器人辅助夹紧力分析 在机器人正常运动时，辅助夹紧和模糊控制夹紧装置共同起作用，假设缆索机器人处在匀速运动状态，对其进行受力分析。 为使分析简单明了，不考虑各构件质量及弹性变形，将机器人各构成部分按功能与布局进行简化，形成图 3所示简化模型。 其中 G1 ， G2 ，G3， G4， Ge， Gf 为简化后各部分质点； N1 ， N2， N3,N4为缆索各个轮的弹力； f1,f2,f3,f4 为缆索表面对各个滚轮的摩擦力。 图 3 机器人简化模型 根据静力学平衡方程，有： 11fN N22。