蛇形供水管道机器人头部结构设计与运动学分析

来源：计算机测量与控制杂志2023年第5期北京时间：

作者：陈双叶,黄成意,张智武,张林,韩默,史思雨,赵婧华,吴坤,李志

单位：北京工业大学 人工智能与自动化学院

摘要：管道机器人被广泛应用于管道检测领域,为适应小口径带压供水管网的检测,设计了一种小体型的蛇形管道机器人头部结构,不仅有着良好的防水抗压效果,且该结构引入连续体机器人的特点,采用绳驱柔性体和关节旋转的配合动作来进行姿态变换,使得机器人头部运动更加灵活,能够在150mm-300mm的小口径自来水管道中自由移动,有着广泛的可达任务空间；运用等效D-H方法建立机器人的运动学模型,计算出其正、逆解析表达式,并使用蒙特卡罗法在Matlab中绘制出机器人头部的可达任务空间图,最后将设计的虚拟样机模型在Adams仿真软件中进行仿真分析；运动学分析和虚拟样机模型的仿真分析结果表明,所提设计方案合理可行,满足应用设计需求。

关键词：管道检测;蛇形管道机器人;姿态变换;运动学分析;仿真分析