Diseño, Análisis y Pruebas de Optimización de un Dispositivo Modular de Caminata Novel para Robots de Tuberías
Autores: Shi, Naiyu; Li, He; Xu, Ting; Hua, Hongliang; Ye, Junhong; Chen, Zheng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Diseño, Análisis y Pruebas de Optimización de un Dispositivo Modular de Caminata Novel para Robots de Tuberías
Categoría
Tecnología de Equipos y Accesorios
Subcategoría
Diseño de equipos y herramientas
Palabras clave
Limitaciones
Dispositivos de caminata en tuberías
Dispositivo de caminata modular
Análisis mecánico
Maniobrabilidad
Cruce de obstáculos
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Este artículo investiga las limitaciones asociadas con los dispositivos de caminata de tipo rueda tradicionales, que se caracterizan por un único modo de movimiento y una incapacidad para navegar estructuras de tuberías complejas o irregulares. Se desarrolló un dispositivo de caminata modular (MWD) diseñado para robots de tuberías utilizando técnicas de análisis estructural y mecánico. La fiabilidad del análisis mecánico se validó a través de pruebas dinámicas de un solo factor. Para analizar y optimizar los factores que influyen en la maniobrabilidad y las capacidades de cruce de obstáculos del MWD, se utilizó un método de prueba ortogonal de tres factores y tres niveles. Los factores examinados incluyeron la velocidad de rotación de la rueda de caminata (RS), la fuerza de pre-tensado de los soportes de la rueda (PF) y la altura del obstáculo anular (OH). Las métricas de evaluación utilizadas fueron la tasa de deslizamiento y la pasabilidad. Los resultados indicaron que una combinación de parámetros de RS a 70 rpm, PF a 30 N y OH a 10 mm produjo una tasa de deslizamiento del 11.6% +/- 1.5%. Durante el proceso de cruce de obstáculos, el resto del dispositivo mantuvo una distancia segura de los obstáculos, siendo solo la rueda de caminata la que hizo contacto. Las pruebas de verificación también confirmaron que el MWD es capaz de ejecutar tres modos de movimiento distintos: rectilíneo, rotacional y helicoidal. El MWD diseñado y desarrollado en este estudio puede alternar entre múltiples modos de movimiento y superar con éxito obstáculos de hasta 15 mm, proporcionando un nuevo equipo para que las universidades mejoren la tecnología de detección mecanizada de tuberías.
Descripción
Este artículo investiga las limitaciones asociadas con los dispositivos de caminata de tipo rueda tradicionales, que se caracterizan por un único modo de movimiento y una incapacidad para navegar estructuras de tuberías complejas o irregulares. Se desarrolló un dispositivo de caminata modular (MWD) diseñado para robots de tuberías utilizando técnicas de análisis estructural y mecánico. La fiabilidad del análisis mecánico se validó a través de pruebas dinámicas de un solo factor. Para analizar y optimizar los factores que influyen en la maniobrabilidad y las capacidades de cruce de obstáculos del MWD, se utilizó un método de prueba ortogonal de tres factores y tres niveles. Los factores examinados incluyeron la velocidad de rotación de la rueda de caminata (RS), la fuerza de pre-tensado de los soportes de la rueda (PF) y la altura del obstáculo anular (OH). Las métricas de evaluación utilizadas fueron la tasa de deslizamiento y la pasabilidad. Los resultados indicaron que una combinación de parámetros de RS a 70 rpm, PF a 30 N y OH a 10 mm produjo una tasa de deslizamiento del 11.6% +/- 1.5%. Durante el proceso de cruce de obstáculos, el resto del dispositivo mantuvo una distancia segura de los obstáculos, siendo solo la rueda de caminata la que hizo contacto. Las pruebas de verificación también confirmaron que el MWD es capaz de ejecutar tres modos de movimiento distintos: rectilíneo, rotacional y helicoidal. El MWD diseñado y desarrollado en este estudio puede alternar entre múltiples modos de movimiento y superar con éxito obstáculos de hasta 15 mm, proporcionando un nuevo equipo para que las universidades mejoren la tecnología de detección mecanizada de tuberías.