螺旋驱动式管内机器人越障性能优化设计

来源：大连理工大学学报杂志2018年第4期北京时间：

作者：李特,张嘉礼,李斌,王永青

摘要：受当前管道连接工艺限制，各类管道连接处易形成环形凸台或环形凹槽障碍，因此管内机器人需具备一定的越障能力．相比地面机器人越障，管道内部封闭且受限的空间环境使机器人越障机理更为复杂．针对一类螺旋驱动式管内机器人，为了定量分析其越障运动并获得约束下最优越障性能，分别构建机器人在环形凸台和环形凹槽障碍环境的准静态越障模型，包含螺旋轮越障和从动轮越障两种状态．以机器人牵引能力、驱动电机转矩等为约束条件，构建机器人综合越障性能数学模型，基于指数惯性权重改进粒子群算法优化求解最优越障性能下的决策参数向量．将所提综合越障性能优化方法应用于螺旋轮角差动式管内机器人的设计中．试验结果表明：该机器人能够顺利通过PVC管道内2mm环形凹槽障碍和不锈钢管道内2mm环形凸台障碍，验证了所提方法的有效性．

关键词：管内机器人螺旋驱动越障粒子群

基金资助：中国博士后科学基金资助项目(2016M601300)；机器人学国家重点实验室开放基金资助项目(2017-O07).