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微型泳动式管道机器人的研究与设计
资料介绍
工业设备中大量的细小管道经过长时间的使用后，会出现各种各样的缺陷，给生产和生活带来安全隐患。由于对细小管道的检修与维护比较困难，所以对管道进行检测和维修的管道机器人的需求日益增加。 目前的管道机器人受到能源供给的限制，不能长时间远距离进行工作，因此本文基于鱼类的泳动规律，研究了一种新型无缆管道机器人，通过外部交变磁场驱动机器人体内的永磁体，实现通过尾鳍在交变磁场驱动下产生的受迫振动，来模仿鱼类尾部摆动产生推进力，实现微型机器人的泳动。同时详细分析了该微型机器人的泳动推进原理，阐述了微型泳动机器人波动前进时的运动学模型和动力学模型。 本文介绍了机器人控制系统的总体设计方案，包括电磁铁驱动模块、通信模块、电源模块等。搭建了一个基于AVR单片机控制系统，包括硬件电路的设计，软件的编制等。并且我们结合主控电路与实际现场的要求从硬件与软件两个方面设计了电机位置检测电路。通过光电码盘与单片机的计数器功能相结合实现了整个系统的闭环控制，得到了较好的控制效果。 最后进行了微型机器人泳动实验的研究，分析了机器人的运动速度和磁场频率的关系。实验结果表明，该机器人具有较好的泳动性能，实现了基于外磁场无缆驱动。
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