摘要：针对现有的螺旋驱动管内机器人由于弹性臂末端螺旋轮倾角固定所导致的负载能力不可调和能耗调节能力有限的问题,提出一种螺旋轮倾角可控的螺旋驱动管内机器人。螺旋轮倾角可控使机器人在电动机性能约束下具有更大范围的环境适应性和更强的能耗优化能力。基于动力学模型和能耗模型,通过能量优化分析,提出定点作业能量最优控制策略和考虑速度约束的恒速巡检能量次优控制策略。仿真结果表明这两种控制策略能够分别根据负载外力的不同调整螺旋轮倾角及电动机角速度,使机器人运动相同距离的能耗低于螺旋轮倾角固定的机器人能耗。在三种不同负载外力的实际管道环境中,试验验证了两种控制策略能量优化的有效性。

关键词：螺旋驱动 管内机器人 能量优化 螺旋轮倾角可控 

单位：中国科学院沈阳自动化研究所机器人学国家重点实验室 沈阳110016 中国科学院大学 北京100049 立命馆大学机器人系 滋贺525—8577日本