管道清灰機(jī)器人的設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)-文庫吧
2025-01-02 03:09 本頁面
【正文】 動(dòng)機(jī)構(gòu)。該系統(tǒng)由六大部分組成（1）移動(dòng)載體（2）視覺定位（3）收發(fā)線裝置（4）X射線機(jī)（5）檢測(cè)控制，系統(tǒng)控制（6）防護(hù)系統(tǒng)上海交通大學(xué)研發(fā)了小口徑管道內(nèi)蠕動(dòng)式移動(dòng)機(jī)構(gòu)。它是模仿昆蟲在地面爬行時(shí)蠕動(dòng)前進(jìn)與后退的動(dòng)作設(shè)計(jì)的。其主要機(jī)構(gòu)由撐腳機(jī)構(gòu)、三個(gè)氣缸（前氣缸、中氣缸、后氣缸）、軟軸、彈簧片、法蘭盤組成。針對(duì)微小空間、微小管道時(shí)探測(cè)要求，研制成電磁驅(qū)動(dòng)微小型管道機(jī)器人樣機(jī)。微小管道機(jī)器人由四個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)單元組成。其驅(qū)動(dòng)機(jī)理模擬生物的蠕動(dòng)爬行。它是通過給管道加一系列的時(shí)序脈沖進(jìn)行控制，依次使各單元?jiǎng)幼?，達(dá)到蠕動(dòng)爬行的運(yùn)動(dòng)。西安交通大學(xué)設(shè)計(jì)制作了蠕動(dòng)式微動(dòng)直線自行走機(jī)構(gòu)。這種行走機(jī)構(gòu)以電動(dòng)縮微位移器做驅(qū)動(dòng)器，以電磁鐵機(jī)構(gòu)作為可吸附于行走表面的保持器。廣州工業(yè)大學(xué)借用仿生學(xué)原理，研制成結(jié)構(gòu)獨(dú)特的，像蠕蟲一樣的微管道機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)由電磁力驅(qū)動(dòng)。機(jī)器人由前后兩個(gè)電磁線圈和前后兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器組成。當(dāng)分別通電時(shí)，機(jī)器人的兩個(gè)驅(qū)動(dòng)器互相吸合收縮。當(dāng)后電磁線圈斷電時(shí)，后部突然放松，由此產(chǎn)生的推力將機(jī)器人前部（前驅(qū)動(dòng)器）向前推進(jìn)一段距離；反向運(yùn)動(dòng)依次類推。國外關(guān)于燃?xì)夤艿罊C(jī)器人的研究始于20世紀(jì)40年代，由于70年代的微電子技術(shù)，計(jì)算機(jī)技術(shù)、自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展，管道檢測(cè)機(jī)器人技術(shù)于90年代初，得到了迅猛發(fā)展并接近于應(yīng)用水平。日本機(jī)器人的的發(fā)展經(jīng)過了60年代的搖籃期，70年代的實(shí)用期，到80年代進(jìn)入普及及提高期，開始在各個(gè)領(lǐng)域內(nèi)廣泛推廣使用機(jī)器人。日本管道機(jī)器人眾多，東京工業(yè)大學(xué)于1993年開始研究管道機(jī)器人，并且成功研制出THES系列的機(jī)器人，以下介紹THES2Ⅲ型管道機(jī)器人：其采用“電機(jī)——蝸輪蝸桿——驅(qū)動(dòng)輪”的驅(qū)動(dòng)方案，同時(shí)每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪都有一個(gè)傾斜角度測(cè)量輪，通過測(cè)量輪探測(cè)機(jī)器人的傾斜角度，并反饋給電機(jī)，從而保證管道機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)輪以垂直的姿態(tài)運(yùn)動(dòng)。該管道機(jī)器人系統(tǒng)通過CCD攝像頭實(shí)現(xiàn)信息的采集，整個(gè)系統(tǒng)采用托攬控制式，檢測(cè)距離超過100CM。美國是機(jī)器人的誕生地，早在1962年就研制出世界上第一臺(tái)工業(yè)機(jī)器人，是世界上的機(jī)器人強(qiáng)國之一，其基礎(chǔ)雄厚，技術(shù)先進(jìn)，并有很多管道機(jī)器人產(chǎn)品。美國INUKTUN公司系列管道檢測(cè)機(jī)器人VERSATRAX是國外現(xiàn)有的已成型管道機(jī)器人。美國紐約煤氣集團(tuán)公司(NYGAS)的DAPHNEDPZURKO和卡內(nèi)基梅隆大學(xué)機(jī)器人技術(shù)學(xué)院的HAGENSCHEMPF博士在美國國家航空和宇宙行局（NASA）的資助下于2001年開發(fā)了長(zhǎng)距離、無攬方式的管道機(jī)器人系統(tǒng)——EXLORER，專門用于檢測(cè)地下煤氣管道是情況。該管道機(jī)器人系列EXLORER就有如下特征：（1）一次作業(yè)檢測(cè)距離長(zhǎng)，用無纜方式，自帶電池并且電池可以多次反復(fù)充電，是管道機(jī)器人具有良好的自推能力。（2）可以在鑄鐵和鋼質(zhì)煤氣管道中，低壓和高壓條件下工作。管道機(jī)器人的色彩攝像頭采用嵌入式“魚眼”鏡頭，結(jié)構(gòu)非常緊湊。（3）可有利通過90176。的彎管接頭和垂直管道。（4）與外部操作人員采用無線通訊方式。（5）該管道機(jī)器人可以探測(cè)煤氣管道內(nèi)部是否水滲透、碎片堆積；可以確定內(nèi)部缺陷的確切位置并且定位相應(yīng)的作業(yè)裝置；采用視頻圖像的形式準(zhǔn)確反映管道內(nèi)部的狀況條件。德國工業(yè)機(jī)器人的總數(shù)占世界第三位，僅次于日本和美國。德國學(xué)者BERNHARD KLAASSEN、HERMANN ST2REICH和FRANK KIRCHNER等人在德國教育部的資助下于2000年研制成功了多關(guān)節(jié)蠕蟲式管道機(jī)器人系統(tǒng)——MAKRO。該機(jī)器人由六節(jié)單元組成，其頭部和尾部?jī)蓚€(gè)單元體完成相同，每個(gè)單元之間的節(jié)點(diǎn)由3個(gè)電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，使得MAKRO可以抬起或者彎曲機(jī)器人個(gè)體，從而可以輕松越過障礙物或?qū)崿F(xiàn)拐彎運(yùn)動(dòng)，該管道機(jī)器人系統(tǒng)MAKRO具有21個(gè)自由度，長(zhǎng)度為2M，質(zhì)量為50Kg，采用無纜控制方式，MAKRO系統(tǒng)使用于直徑為300~600mm的管道。加拿大INUKTUN公司的雙履帶式管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，履帶采用剛性支承結(jié)構(gòu)，兩履帶的夾角可以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的作業(yè)管徑。兩履帶調(diào)節(jié)到平行位置時(shí)，可以在平地或矩形管道內(nèi)行走。但這種剛性支承的雙履帶式管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的兩履帶夾角在行走過程中是無法改變的，因此不適合管徑變化的作業(yè)場(chǎng)合。KAWAGUCH等研制的管道檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)只適用于500mm的管道，而且一次作業(yè)的檢測(cè)距離不大于500m。KUNTZE等采用四輪獨(dú)立屈服驅(qū)動(dòng)方案研制成管道檢測(cè)機(jī)器人系統(tǒng)KARO，該機(jī)器人系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)對(duì)500mm管徑的地下輸水管道的檢測(cè)，一次檢測(cè)距離為400m，系統(tǒng)采用托纜控制式。展望21世紀(jì)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，明顯地向著智能化（INTELLECTUALIZATION）發(fā)展，包括機(jī)器人本身向智能機(jī)器人進(jìn)化和實(shí)現(xiàn)機(jī)器人化（ROBOTIZATION）系統(tǒng)。具體說，傳感型智能機(jī)器人發(fā)展較快，新型智能技術(shù)（如臨場(chǎng)感、記憶材料、多智能體系統(tǒng)以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)和專家系統(tǒng)等）在機(jī)器人得到開發(fā)與應(yīng)用，采用模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)，進(jìn)一步推動(dòng)機(jī)器人工程，注意開發(fā)微型和小新機(jī)器人，重視研制行走機(jī)器人，研制應(yīng)用于非結(jié)構(gòu)環(huán)境下工作的非制造業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人，開發(fā)敏捷制造系統(tǒng)，軍用機(jī)器人將用于裝配部隊(duì)等。總的說來，雖然存在不少難關(guān)，甚至出現(xiàn)某些陰影，但新世紀(jì)機(jī)器人學(xué)的發(fā)展前景是十分光明和充滿希望的。第二章 總體方案的制定及比較（1）管道機(jī)器人的工作環(huán)境，管道為圓管，管道直徑為φ600φ700mm，管道底部每周可形成厚約100mm的煙灰堆積層；179。；、小于30176。傾斜，3倍管道直徑彎曲三種形式；，供機(jī)器人傾倒垃圾；（2）管道機(jī)器人的技術(shù)要求、靈活、拆卸方便；，每小時(shí)清潔能力應(yīng)在40m左右；，其結(jié)構(gòu)可適應(yīng)不同管徑的變化情況；，控制方便靈活；（1）行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)：（一）活塞移動(dòng)方式（二）滾輪移動(dòng)方式（三）履帶移動(dòng)方式（四）足腳移動(dòng)方式（五）蠕動(dòng)移動(dòng)方式（六）螺旋移動(dòng)方式（一）活塞移動(dòng)式依靠其首尾兩端管內(nèi)流體形成的壓差為驅(qū)動(dòng)力，隨著管內(nèi)流體的流體的流動(dòng)向前運(yùn)動(dòng)，其原理類似于活塞在汽缸內(nèi)的運(yùn)動(dòng)，即把管道看做汽缸，把具有一定彈性和硬度的PIG看做活塞。其缺點(diǎn)是：越障礙能力和拐彎差。（二）滾輪移動(dòng)式優(yōu)點(diǎn)是移動(dòng)速度快，轉(zhuǎn)彎容易，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易小型化，采用多輪方式時(shí)牽引力隨輪數(shù)增加。缺點(diǎn)是著地面積小，維持一定
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