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井下机器人驱动机构结构优化与实验研究

井下机器人驱动机构结构优化与实验研究

作者：刘娜娜西安石油大学

学位级别：硕士

井下机器人作为输送测井及其他井下作业装置的仪器,在近年来广泛应用于水平井井下作业中。本文以轮式井下机器人为研究对象,在分析其驱动机构工作原理及特点的基础上,主要进行了以下几方面研究。(1)根据井下机器人驱动机构的工作原理,... 详细信息

井下机器人作为输送测井及其他井下作业装置的仪器,在近年来广泛应用于水平井井下作业中。本文以轮式井下机器人为研究对象,在分析其驱动机构工作原理及特点的基础上,主要进行了以下几方面研究。(1)根据井下机器人驱动机构的工作原理,设计搭建了驱动机构滚滑磨损实验台,在模拟井下机器人的运行过程中,利用在线铁谱监测仪器实时监测爬行轮与套管壁接触过程中的磨损情况。(2)建立驱动机构简化力学模型,分析影响机构牵引力的关键参数。通过参数化建模和关键参数的优化设计,得出了爬行轮直径、弹簧力与正压力之间的关系式,确定在L=50 mm,L=40 mm,爬行轮直径d=D/2时,满足驱动机构牵引力足够大、弹簧力尽可能的小的优化设计目标。(3)对影响爬行轮与套管壁间摩擦力大小的因素进行分析,通过理论分析与计算。确定影响爬行轮压入套管壁深度,摩擦因数等因素,得出了当压力角α=20°、齿高h=3mm时爬行轮轮齿的结构尺寸,验证了此时轮齿应力集中情况较之前得到很大程度的改善,提高了爬行轮使用寿命。(4)利用驱动机构滚滑磨损实验台,运用提取到的磨粒浓度信息,对优化前后井下机器人驱动机构爬行轮磨损情况进行比对研究,实验测定优化前后爬行轮与套管壁间的磨损情况,验证通过改进爬行轮结构可以大幅减低爬行轮轮齿应力集中,提高使用寿命。

关键词：井下机器人驱动机构摩擦磨损

伸缩式井下机器人电液控制系统研制与性能评价

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石油钻探技术 2023年第3期51卷 66-72页

作者：彭汉修赵建国王菊韩硕梁鹏辉中石化石油工程技术研究院有限公司北京102206 油气藏地质及开发工程国家重点实验室(成都理工大学) 四川成都610059 西南石油大学机电工程学院四川成都610500

针对水平井钻井、测井过程中管串下入困难的问题,研制了伸缩式井下机器人,而控制系统是影响伸缩式井下机器人可靠性、稳定性的关键技术。基于伸缩式井下机器人的工作原理,提出了一种新的伸缩式井下机器人电液控制系统,并综合考虑电、液... 详细信息

针对水平井钻井、测井过程中管串下入困难的问题,研制了伸缩式井下机器人,而控制系统是影响伸缩式井下机器人可靠性、稳定性的关键技术。基于伸缩式井下机器人的工作原理,提出了一种新的伸缩式井下机器人电液控制系统,并综合考虑电、液系统和执行机构,建立了基于电液耦合控制的数值仿真模型。通过分析机器人系统排量、牵引力及井眼直径对其运动性能的影响,揭示了机器人在不同工作参数条件下的运动规律,并设计了一套电液控制系统试验方案,研究了系统排量对机器人运动周期的影响规律。试验结果表明,不同系统排量下机器人运动周期的仿真曲线和试验曲线趋势基本一致。研究结果为液压伸缩式井下机器人的设计和现场应用提供了理论依据。

关键词：井下机器人电液耦合电液控制系统仿真分析性能评价

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液压驱动式井下机器人的研究与设计

钻采工艺 2017年第1期40卷 77-80页

作者：马认琦陈建兵张玺亮中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司

文章介绍了几种常见管道机器人的技术特点,分析了管道机器人在油田开发过程中面对井下复杂作业环境的局限性。介绍了国外几种石油管道机器人在油田开发中的应用,提出了一种液压驱动式井下机器人的设计思路,着重描述了其动力总成和井下... 详细信息

文章介绍了几种常见管道机器人的技术特点,分析了管道机器人在油田开发过程中面对井下复杂作业环境的局限性。介绍了国外几种石油管道机器人在油田开发中的应用,提出了一种液压驱动式井下机器人的设计思路,着重描述了其动力总成和井下电控总成的设计过程。通过研究,能够满足海上油田开发对大牵引力、高爬行速度及具有超强越障能力的需求。

关键词：管道机器人液压驱动大牵引力井下机器人

基于粒子群并行优化的煤矿井下机器人路径规划

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计算机测量与控制 2014年第5期22卷 1600-1602,1615页

作者：赵少林程杰郑州升达经贸管理学院资讯管理系郑州451191

路径规划是煤矿井下搜救探测机器人自主导航的关键步骤,矿井是三维的非机构化的环境,机器人行走过程应该具有高度智能的路径规划,传统的自适应能力与处理非线性的问题能力较差,路径规划误差较大,提出基于粒子群并行优化的煤矿井下机器... 详细信息

路径规划是煤矿井下搜救探测机器人自主导航的关键步骤,矿井是三维的非机构化的环境,机器人行走过程应该具有高度智能的路径规划,传统的自适应能力与处理非线性的问题能力较差,路径规划误差较大,提出基于粒子群并行优化的煤矿井下机器人路径规划方法,充分考虑井下的环境高低变化,采用栅格法对环境建模,将粒子群独立分布在不同容器中分别进行路径建模,不同容器中粒子分别进行优化操作;因为速度和最优子群被分别保留,在机器人路径规划实验阶段,路径规划的时间较传统方法降低20%,避障成功率高达95%,最优路径的出现概率能保持在99%,这种方法具有很强的指导性与实用价值。

关键词：井下机器人路径规划并行计算粒子群优化

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国外煤矿井下机器人研究动态

煤矿机电 1986年第5期 23-23页

作者：符国权

煤矿井下机器人与现有遥控采掘机械的本质区别是机器人具有微处理器件及软件,它能使井下采掘机械自动地适应煤层厚度、倾角及煤岩硬度等井下环境的变化。机器人基本上仍然是一台采掘设备,而不会成为包着铁皮的人形。其主要特点表现在设... 详细信息

煤矿井下机器人与现有遥控采掘机械的本质区别是机器人具有微处理器件及软件,它能使井下采掘机械自动地适应煤层厚度、倾角及煤岩硬度等井下环境的变化。机器人基本上仍然是一台采掘设备,而不会成为包着铁皮的人形。其主要特点表现在设备的传感器和软件方面。美、日、英、苏等国已在开展这方面的研究工作。作为运用机器人掘进巷道的第一步,日本古河凿岩机公司已研制成计算机控制的液压凿岩机。它可自动适应岩性变化并能比熟练的钻工工作得更精确。传感器是采掘机器人的关键。它应能分煤岩,察知被切割物的性质,并能承受井

关键词：井下机器人煤矿矿山日本

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全省第一个煤矿井下机器人项目通过验收

全省第一个煤矿井下机器人项目通过验收

六盘水日报

作者：王峰

本报讯7月27日，发耳煤业有限公司“5G＋智能巡检机器人”项目经省能源局组织的专家组验收合格。该项目是贵州省第一个通过验收的煤矿井下机器人项目。据了解，该项目以5G核心网为信号基础，通过巡检机器人采集数据、数据上传、数据分... 详细信息

本报讯7月27日，发耳煤业有限公司“5G＋智能巡检机器人”项目经省能源局组织的专家组验收合格。该项目是贵州省第一个通过验收的煤矿井下机器人项目。据了解，该项目以5G核心网为信号基础，通过巡检机器人采集数据、数据上传、数据分析、结果反馈及预警等功能，实现对井下运......

关键词：井下机器人第一个

来源： cnki报纸评论

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基于SLAM导航的煤矿井下机器人设计

山东煤炭科技 2024年第2期42卷 161-165页

作者：赵文金朱子恒吴云雁山西潞安环保能源开发股份有限公司常村煤矿山西长治046100

针对机器人在井下精准定位难题,实现机器人操作等问题,设计基于SLAM算法导航的井下机器人,利用激光雷达完成地形扫描,搭载Jetson Nano主机接收雷达数据实现建图、定位、路径规划、避障等功能,单片机接收来自主机的指令实现车轮电机速度... 详细信息

针对机器人在井下精准定位难题,实现机器人操作等问题,设计基于SLAM算法导航的井下机器人,利用激光雷达完成地形扫描,搭载Jetson Nano主机接收雷达数据实现建图、定位、路径规划、避障等功能,单片机接收来自主机的指令实现车轮电机速度与转角控制,进而完成井下探测、开采、运输、救援等工作。通过实验室的测试,验证了所设计的井下机器人能够有效地实现导航、避障等功能。

关键词：井下机器人 SLAM 导航实验测试

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基于虚拟样机的井下机器人行走仿真试验

系统仿真学报 2008年第13期20卷 3610-3613,3621页

作者：常玉连邵守君高胜边城大庆石油学院机械科学与工程学院黑龙江163318 大庆油田有限责任公司第一采油厂黑龙江163001 华北石油第一机械厂河北062658

在石油故障井井下作业探测机器人原理与结构设计的基础上,在Pro/E环境下建立了具有5000N牵引力、适应Φ90mm～Φ130mm井眼变化的石油井故障探测机器人虚拟样机,利用ADAMS建立了探测机器人运动学与动力学分析模型。通过机器人支撑脚卡紧... 详细信息

在石油故障井井下作业探测机器人原理与结构设计的基础上,在Pro/E环境下建立了具有5000N牵引力、适应Φ90mm～Φ130mm井眼变化的石油井故障探测机器人虚拟样机,利用ADAMS建立了探测机器人运动学与动力学分析模型。通过机器人支撑脚卡紧过程仿真试验及其在不同井眼下的行走仿真试验,得出该探测机器人可以在石油井井下环境中卡紧井壁、适应不同的井眼变化、稳定行走,这为石油井探测机器人的改进设计与研制提供了可行的技术方案。

关键词：井下机器人虚拟样机 ADAMS 运动仿真

基于BP神经网络的PID控制在油气井井下机器人中的运用

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石化技术 2016年第10期23卷 140-141页

作者：吴军军吴伟西安石油大学陕西西安710065

本文通过详细介绍BP神经网络PID控制算法,并且针对油气井井下机器人的调速系统\进行分析研究,分别针对神经网络PID控制和传统的PID控制进行比较比较和选择,然后选择合理电机参数对油气井井下机器人的转速调节过程进行Matlab算法模拟与... 详细信息

本文通过详细介绍BP神经网络PID控制算法,并且针对油气井井下机器人的调速系统\进行分析研究,分别针对神经网络PID控制和传统的PID控制进行比较比较和选择,然后选择合理电机参数对油气井井下机器人的转速调节过程进行Matlab算法模拟与仿真。

关键词： PID控制油气井井下机器人神经网络仿真