检索规则说明:AND代表“并且”;OR代表“或者”;NOT代表“不包含”;(注意必须大写,运算符两边需空一格)
检 索 范 例 :范例一: (K=图书馆学 OR K=情报学) AND A=范并思 范例二:J=计算机应用与软件 AND (U=C++ OR U=Basic) NOT M=Visual
作 者:韩伟涛 温涛 刘磊 胡俊峰[1] HAN Weitao;WEN Tao;LIU Lei;HU Junfeng(School of Mechanical and Electrical Engineering,Jiangxi University of Science and Technology,Ganzhou 341000,China)
机构地区:[1]江西理工大学机电工程学院,江西赣州341000
出 处:《工程设计学报》2025年第1期72-81,共10页Chinese Journal of Engineering Design
基 金:国家自然科学基金资助项目(52165011);江西省自然科学基金资助项目(20212BAB204028);江西省自然科学基金重点项目(联合资助)(20202ACBL204009)。
摘 要:针对传统刚性管道机器人体积大、对非结构化环境适应性差等缺陷,设计了一种基于Kresling折纸结构的软体管道机器人。受蠕动爬行方式启发,软体管道机器人以塔簧-Kresling折纸结构作为伸缩结构,以硅胶摩擦带作为摩擦结构。该机器人的最大负载为自身质量的5.9倍,最大水平爬行速度为25.14mm/s,在垂直管道中的爬行速度可达9.96mm/s。随后,分析了伸缩结构类型,Kresling折纸结构的收缩长度、材质与角度参数以及摩擦力等因素对机器人爬行速度的影响。最后,制作了机器人样机并通过实验展示了机器人在不同内径、倾斜角度、形状的管道中爬行的可行性。结果表明,所设计的机器人具有良好的适应性和灵活性,能利用Kresling折纸结构的柔顺性来适应复杂管道环境,这为管道探测、检修等应用提供了新颖的方式。Aiming at the limitations of traditional rigid pipeline robots such as large volume and poor adaptability to unstructured environments,a soft pipeline robot based on Kresling origami structure is designed.Inspired by peristaltic crawling mode,the soft pipeline robot employed a tower spring-Kresling origami structure as the telescopic structure and silicone friction belts as the friction structure.The robot achieved a maximum payload of 5.9 times its own mass,a horizontal crawling speed of 25.14 mm/s and a crawling speed of 9.96 mm/s in vertical pipelines.Then,the effects of the telescopic structure type,the shrinkage length,material and angle parameters of Kresling origami structure,and the friction force on the robot's crawling speed were analyzed.Finally,the robot prototype was fabricated and the feasibility of the robot crawling in pipelines with different inner diameters,inclination angles and shapes was demonstrated through experiments.The results showed that the designed robot had good adaptability and flexibility,and could use the compliance of Kresling origami structure to adapt to the complex pipeline environment,which provided a novel way for pipeline detection,maintenance and other applications.
关 键 词:Kresling折纸结构 软体管道机器人 伸缩结构 摩擦结构 柔顺性
分 类 号:TH122[机械工程—机械设计及理论]
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