多节式管道机器人系统的设计与实现
这是一篇关于管道机器人,物联网,MVVM的论文, 主要内容为管道是流体能源和水资源运输的重要运输方式之一。而管道可能因腐蚀、应力、地质变化等原因而损坏,导致泄漏,其修复通常需要多个处理过程,如管壁的清理、泄漏部位的修复和防腐涂层的后处理。管道机器人可以极大方便管道维护作业,提高工作效率,同时也能保证管道维护作业的质量。不同管道维护要求和环境不同,管道机器人需要根据实际需求进行开发,而管道机器人的系统开发涉及多种技术,难度大且易产生重复工作而增加开发周期。为提高多节式管道机器人开发效率,本文在抽取管道机器人应用技术共性需求的基础上,设计了一种低成本的多节式管道机器人系统,主要包括机器人节点硬件、通信节点硬件、控制端App和管道机器人物联网平台,以帮助快速构建管道机器人系统原型。主要研究内容如下:(1)研究和设计了多节式管道机器人的机器人节点硬件和通信节点硬件。机器人节点硬件以STM32单片机为核心,集成了数字和模拟输入输出口,丰富的通信接口、大功率直流电机驱动等接口。其硬件设计充分利用单片机资源,以便二次开发和扩展应用。通信节点硬件核心为ESP32无线通信模块,作为管道机器人与控制端通信的桥梁,通过Wi-Fi或蓝牙与控制端连接。(2)针对多节式管道节点之间跨协议,跨平台通讯,研究和设计了通用的数据协议,完成了不同硬件层的实现,并对通信进行了综合测试,给出了通讯参数设计建议。(3)设计和开发了管道机器人控制端的安卓(Android)App。控制端App采用MVVM(Model-View-View-model)架构,完成了通信连接、身份认证、数据动态上传等复杂业务底层业务,使控制端App更易操作,同时简化App二次开发难度。(4)使用前后端分离架构设计和开发了管道机器人物联网平台。物联网平台Web前端使用最新的Vue3技术,同样采用MVVM架构,完成了管道机器人设备管理功能、管道维护项目管理等功能的开发。物联网平台的服务器端使用Spring Boot的架构进行搭建。针对不同数据请求设计了身份验证和业务数据处理过程。数据库使用Mysql关系型数据库系统,并根据功能需求完成了数据库表和表间关系的设计。本系统较为完善的实现了多节式管道机器人的软硬件的功能设计,并在最后对此系统进行综合测试,验证系统运行正常,达到预定的设计目标。
多节式管道机器人系统的设计与实现
这是一篇关于管道机器人,物联网,MVVM的论文, 主要内容为管道是流体能源和水资源运输的重要运输方式之一。而管道可能因腐蚀、应力、地质变化等原因而损坏,导致泄漏,其修复通常需要多个处理过程,如管壁的清理、泄漏部位的修复和防腐涂层的后处理。管道机器人可以极大方便管道维护作业,提高工作效率,同时也能保证管道维护作业的质量。不同管道维护要求和环境不同,管道机器人需要根据实际需求进行开发,而管道机器人的系统开发涉及多种技术,难度大且易产生重复工作而增加开发周期。为提高多节式管道机器人开发效率,本文在抽取管道机器人应用技术共性需求的基础上,设计了一种低成本的多节式管道机器人系统,主要包括机器人节点硬件、通信节点硬件、控制端App和管道机器人物联网平台,以帮助快速构建管道机器人系统原型。主要研究内容如下:(1)研究和设计了多节式管道机器人的机器人节点硬件和通信节点硬件。机器人节点硬件以STM32单片机为核心,集成了数字和模拟输入输出口,丰富的通信接口、大功率直流电机驱动等接口。其硬件设计充分利用单片机资源,以便二次开发和扩展应用。通信节点硬件核心为ESP32无线通信模块,作为管道机器人与控制端通信的桥梁,通过Wi-Fi或蓝牙与控制端连接。(2)针对多节式管道节点之间跨协议,跨平台通讯,研究和设计了通用的数据协议,完成了不同硬件层的实现,并对通信进行了综合测试,给出了通讯参数设计建议。(3)设计和开发了管道机器人控制端的安卓(Android)App。控制端App采用MVVM(Model-View-View-model)架构,完成了通信连接、身份认证、数据动态上传等复杂业务底层业务,使控制端App更易操作,同时简化App二次开发难度。(4)使用前后端分离架构设计和开发了管道机器人物联网平台。物联网平台Web前端使用最新的Vue3技术,同样采用MVVM架构,完成了管道机器人设备管理功能、管道维护项目管理等功能的开发。物联网平台的服务器端使用Spring Boot的架构进行搭建。针对不同数据请求设计了身份验证和业务数据处理过程。数据库使用Mysql关系型数据库系统,并根据功能需求完成了数据库表和表间关系的设计。本系统较为完善的实现了多节式管道机器人的软硬件的功能设计,并在最后对此系统进行综合测试,验证系统运行正常,达到预定的设计目标。
多节式管道机器人系统的设计与实现
这是一篇关于管道机器人,物联网,MVVM的论文, 主要内容为管道是流体能源和水资源运输的重要运输方式之一。而管道可能因腐蚀、应力、地质变化等原因而损坏,导致泄漏,其修复通常需要多个处理过程,如管壁的清理、泄漏部位的修复和防腐涂层的后处理。管道机器人可以极大方便管道维护作业,提高工作效率,同时也能保证管道维护作业的质量。不同管道维护要求和环境不同,管道机器人需要根据实际需求进行开发,而管道机器人的系统开发涉及多种技术,难度大且易产生重复工作而增加开发周期。为提高多节式管道机器人开发效率,本文在抽取管道机器人应用技术共性需求的基础上,设计了一种低成本的多节式管道机器人系统,主要包括机器人节点硬件、通信节点硬件、控制端App和管道机器人物联网平台,以帮助快速构建管道机器人系统原型。主要研究内容如下:(1)研究和设计了多节式管道机器人的机器人节点硬件和通信节点硬件。机器人节点硬件以STM32单片机为核心,集成了数字和模拟输入输出口,丰富的通信接口、大功率直流电机驱动等接口。其硬件设计充分利用单片机资源,以便二次开发和扩展应用。通信节点硬件核心为ESP32无线通信模块,作为管道机器人与控制端通信的桥梁,通过Wi-Fi或蓝牙与控制端连接。(2)针对多节式管道节点之间跨协议,跨平台通讯,研究和设计了通用的数据协议,完成了不同硬件层的实现,并对通信进行了综合测试,给出了通讯参数设计建议。(3)设计和开发了管道机器人控制端的安卓(Android)App。控制端App采用MVVM(Model-View-View-model)架构,完成了通信连接、身份认证、数据动态上传等复杂业务底层业务,使控制端App更易操作,同时简化App二次开发难度。(4)使用前后端分离架构设计和开发了管道机器人物联网平台。物联网平台Web前端使用最新的Vue3技术,同样采用MVVM架构,完成了管道机器人设备管理功能、管道维护项目管理等功能的开发。物联网平台的服务器端使用Spring Boot的架构进行搭建。针对不同数据请求设计了身份验证和业务数据处理过程。数据库使用Mysql关系型数据库系统,并根据功能需求完成了数据库表和表间关系的设计。本系统较为完善的实现了多节式管道机器人的软硬件的功能设计,并在最后对此系统进行综合测试,验证系统运行正常,达到预定的设计目标。
多节式管道机器人系统的设计与实现
这是一篇关于管道机器人,物联网,MVVM的论文, 主要内容为管道是流体能源和水资源运输的重要运输方式之一。而管道可能因腐蚀、应力、地质变化等原因而损坏,导致泄漏,其修复通常需要多个处理过程,如管壁的清理、泄漏部位的修复和防腐涂层的后处理。管道机器人可以极大方便管道维护作业,提高工作效率,同时也能保证管道维护作业的质量。不同管道维护要求和环境不同,管道机器人需要根据实际需求进行开发,而管道机器人的系统开发涉及多种技术,难度大且易产生重复工作而增加开发周期。为提高多节式管道机器人开发效率,本文在抽取管道机器人应用技术共性需求的基础上,设计了一种低成本的多节式管道机器人系统,主要包括机器人节点硬件、通信节点硬件、控制端App和管道机器人物联网平台,以帮助快速构建管道机器人系统原型。主要研究内容如下:(1)研究和设计了多节式管道机器人的机器人节点硬件和通信节点硬件。机器人节点硬件以STM32单片机为核心,集成了数字和模拟输入输出口,丰富的通信接口、大功率直流电机驱动等接口。其硬件设计充分利用单片机资源,以便二次开发和扩展应用。通信节点硬件核心为ESP32无线通信模块,作为管道机器人与控制端通信的桥梁,通过Wi-Fi或蓝牙与控制端连接。(2)针对多节式管道节点之间跨协议,跨平台通讯,研究和设计了通用的数据协议,完成了不同硬件层的实现,并对通信进行了综合测试,给出了通讯参数设计建议。(3)设计和开发了管道机器人控制端的安卓(Android)App。控制端App采用MVVM(Model-View-View-model)架构,完成了通信连接、身份认证、数据动态上传等复杂业务底层业务,使控制端App更易操作,同时简化App二次开发难度。(4)使用前后端分离架构设计和开发了管道机器人物联网平台。物联网平台Web前端使用最新的Vue3技术,同样采用MVVM架构,完成了管道机器人设备管理功能、管道维护项目管理等功能的开发。物联网平台的服务器端使用Spring Boot的架构进行搭建。针对不同数据请求设计了身份验证和业务数据处理过程。数据库使用Mysql关系型数据库系统,并根据功能需求完成了数据库表和表间关系的设计。本系统较为完善的实现了多节式管道机器人的软硬件的功能设计,并在最后对此系统进行综合测试,验证系统运行正常,达到预定的设计目标。
反应堆冷却剂小直径管道综合处置机器人结构设计研究
这是一篇关于模块化,管道机器人,自适应,自主锁止,结构设计,力学模型分析,稳定性,摩擦接触的论文, 主要内容为内径Φ220mm～Φ450mm的管道广泛应用于各种大小型号核反应堆进出口接管,以及各回路管道、波动管等。此类管道使用中因腐蚀、金属疲劳、外力冲击可能导致管道泄漏,对人员以及环境影响巨大。所以定期的检测、清理、维保是很有必要的,可以有效的发现提前处置问题,可有效避免安全事故发生。由于管道布置复杂,且环境对人体健康影响较大,依靠人工的检测和维护显然无法实现。同时此类管道制造时内壁的清理、打磨、焊接、目视检测、尺寸检验等操作因为内部空间狭小,进行这些操作非常困难。因此针对此类特殊环境和部件的生产与维护,设计专用的管道处置机器人很有必要,有重要意义。基于此类特殊设备、部件制造维护的需求,本论文开展对于小型模块化管道处理机器人的设计。其特点主要为:小型化、高效率、运动距离长、远程操作。针对以上痛点及要求,本文系统的进行了管道处置机器人的机械结构设计、建模、运动分析、设计优化等设计主要问题的深入研究。本论文的研究内容包括以下几个大部分:1、设计了一种小型管道处置模块化机器人。针对管道生产时以及安装后两种不同状态的管径适应、管壁条件适应以及弯头位置的通过性等问题,分析比较了多种工作驱动方式和移动方式后,得出了自适应锁止组合轮直驱式方案。由此设计了机器人的机械结构,设计了自适应管道壁支承机构,管径自适应行走机构,通过万向快换机构实现过弯功能和快速更换模块实现不同功能。可实现机器工作模块与管壁的自适应锁止,在保证了机器人的过弯性能的同时保证了机器人的管径适应性。2、针对以上的机械设计研究了模块化管道机器人的力学模型,分析了力学平衡以及自适应管壁支承机构的力学性能。分析了模块化机器人的行走机构的驱动能力。同时根据不同的工作环境条件进行力学分析,如在安装后存在坡度等情况针对爬坡或下坡情况进行了分析并对模型进行优化同时进行了改进。同时针对其运动是可能产生的管内自转问题进行分析,并针对此问题进行改进。3、随着CAD技术的发展,在设计中逐渐的大范围使用,应用一些软件对于设计的结果进行分析,可以在很大程度上减少设计周期有效的降低实验成本。对于本设计中的模块化管道机器人的运动学以及动力学的分析使用ADAMS进行仿真。确定了本模块化机器人在管道中的运行以及在管道中的通过符合设计要求。同时建立不同直径管道的运动模型,验证本模块化管道机器人针对不同管径的适应性。并且通过ANSYS对设计的部分关键零部件进行静力学分析,对于部件的材料以及性能进行校核,对部分零部件进行优化。经过优化后的机器人能平稳的运行于Φ220mm～Φ450mm的管道中,可通过曲率半径不小于1.5倍外径的弯管,移动速度为37.5mm/s,具有0°～20°爬坡能力,可实现双向运动。最大牵引力约为118N。较好的实现了设计目标。
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