【正文】 難進(jìn)行修改； 第三類：可變程序的機(jī)器人：與第二類是同一種類型的操作裝置，但其執(zhí)行步驟可以修改； 第四類：再現(xiàn)式機(jī)器人：操作人員 通過手動(dòng)方式引導(dǎo)或控制機(jī)器人完成任務(wù) ，而機(jī)器人控制裝置則紀(jì)錄其運(yùn)動(dòng)軌跡，需要時(shí)可以重新調(diào)出紀(jì)錄的軌跡信息，機(jī)器人就能以自動(dòng)的方式完成任務(wù)； 第五類：數(shù)值控制機(jī)器人：由操作人員給機(jī)器人提供運(yùn)動(dòng)程序，而不是用手動(dòng)方式教導(dǎo)機(jī)器人完成指定的作業(yè)任務(wù)； 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 3第六類：智能機(jī)器人：通過對(duì)環(huán)境變化的感知，改變其 運(yùn)動(dòng)軌跡、姿態(tài)等措施圓滿的完成任務(wù)。 機(jī)器人的誕生和機(jī)器人學(xué)的建立無疑是 20 世紀(jì)人類科學(xué)技術(shù)的重大成就。自 60 年代初機(jī)器人問世以來，作為 20 世紀(jì)人類最偉大發(fā)明之一的機(jī)器人技術(shù)，經(jīng)歷了近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，已取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步。特別是到了 20世紀(jì) 90 年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。除了用工業(yè)生產(chǎn)中從事焊接、噴漆、搬運(yùn)和裝配等作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人的水平不斷提高之外，各種用于非制造業(yè)的特種、智能機(jī)器人系統(tǒng)也有了長(zhǎng)足發(fā)展 。工業(yè)機(jī)器人在經(jīng)歷誕生 —— 成長(zhǎng) —— 成熟期后，已成為現(xiàn)代 先進(jìn)制造業(yè)中必不可少的核心裝備，當(dāng)今世界上約有上百萬臺(tái)工業(yè)機(jī)器人正與工人朋友并肩戰(zhàn)斗在各條戰(zhàn)線上。非制造業(yè)中的仿人性機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、水下機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人等各種用途的特種機(jī)器人也正以飛快的速度向?qū)嵱没~進(jìn)。 管道機(jī)器人概述 20 世紀(jì) 70 年代以來，石油、化工、天然氣及核工業(yè)等產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展，各種管道作為一種重要的物料輸送設(shè)施，得到了廣泛應(yīng)用。由于腐蝕、重壓等作用，管道不可避免地會(huì)出現(xiàn)漏孔、裂紋等現(xiàn)象。同時(shí)多數(shù)管道安裝環(huán)境人們不能直接到達(dá)或不允許人們直接進(jìn)入，為進(jìn)行質(zhì) 量檢測(cè)和故障診斷，采用傳統(tǒng)的全面挖掘法、隨機(jī)抽樣法工程量大，準(zhǔn)確率低，管道機(jī)器人就是為了解決這一實(shí)際問題 產(chǎn)生的，它是由可沿管道內(nèi)部或外部自動(dòng)行走裝置、攜有一種或多種傳感器及操作裝置如：機(jī)械手、噴槍、焊槍、刷子。管道機(jī)器蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 4人的工作空間是復(fù)雜、封閉的各種管道，包括水平直管、各角度彎管、斜坡管、垂直管以及變徑管接口等，所以需要在操作人員的遙控操作或計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制下，進(jìn)行一系列管道作業(yè)。管道機(jī)器人可完成的管道作業(yè)有以下幾類： 1. 生產(chǎn)、安裝過程中的管內(nèi)質(zhì)量檢測(cè)。 2. 惡劣環(huán)境下管道清掃 、噴漆、焊接、內(nèi)部拋光等維護(hù)。 3. 使用過 程中焊縫情況、表面腐蝕、裂縫破損等故障診斷。 4. 對(duì)埋地舊管道的修復(fù)。 5. 管道內(nèi)外器材運(yùn)送、搶救等其它用途。 國(guó)內(nèi)外管道機(jī)器人的發(fā)展 國(guó)內(nèi)外管道機(jī)器人的發(fā)展 國(guó)內(nèi)在管道機(jī)器人方面的研究起步較晚，而且多數(shù)停留在實(shí)驗(yàn)階段。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)鄧宗全教授在國(guó)家“ 863”計(jì)劃課題“ X 射線檢測(cè)時(shí)成像管道機(jī)器人的研制”的支持下，開展了輪式行走方式的管道機(jī)器人研制，實(shí)現(xiàn)了管外機(jī)構(gòu)同步運(yùn)動(dòng)作業(yè)無攬操作技術(shù)，并研制了鏈?zhǔn)胶弯搸絻煞N新型管外傳動(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)氣缸蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 5（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)幼鳎_(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(guó)外管道機(jī)器人的發(fā)展 國(guó)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)蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6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(guó)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(guó)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(guó) INUKTUN 公司系列管道檢測(cè)機(jī)器人 VERSATRAX 是國(guó)外現(xiàn)有的已成型管道機(jī)器人。美國(guó)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(guó)國(guó)家航空和宇宙行局（ NASA）的資助下于 2021 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(guó)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(guó)。德國(guó)學(xué)者BERNHARD KLAASSEN、 HERMANN ST2REICH 和 FRANK KIRCHNER等人在德國(guó)教育部的資助下于 2021 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)單元體完蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 7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。 機(jī)器人的發(fā)展前景 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