【正文】 線所在的豎直平面上。同時(shí)，在通過電機(jī)軸線的豎直平面上保證機(jī)器人的重心與電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)軸心之間保持適當(dāng)?shù)木嚯x，保證了整個(gè)機(jī)器人運(yùn)行過程中的平穩(wěn)性。 直進(jìn)輪式微型管道機(jī)器人 為了使管內(nèi)移 動(dòng)機(jī)構(gòu)具有較大的負(fù)載能力，較高和均勻的速度，適應(yīng)一定曲率的彎管和適應(yīng)一定的管徑變化， 北京石油化工學(xué)院機(jī)械工程系的田海晏、薛龍和北京化工大學(xué)的孫章軍在分析目前微型管道機(jī)器人結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了蝸輪蝸桿和齒輪組嚙合、單電機(jī)驅(qū)動(dòng)的直進(jìn)輪式微型管道檢測機(jī)器人系統(tǒng)。該機(jī)器人系統(tǒng)由直進(jìn)輪式移動(dòng)機(jī)構(gòu)、 CCD 攝像頭和監(jiān)視器組成。機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)體、微電機(jī)系統(tǒng)和支撐體 3 部分，驅(qū)動(dòng)體部分通過連接體將直流伺服電機(jī)與蝸輪蝸桿副連接，驅(qū)動(dòng)輪通過支撐體部分保證在驅(qū)動(dòng)過程中有足夠的摩擦力。 微型 管道機(jī)器人采用了有纜驅(qū)動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式，其運(yùn)動(dòng)機(jī)理由車輪沿徑向呈三等分均布，它們分別在扭簧的作用下被支撐在管道的內(nèi)壁上。由于結(jié)構(gòu)對稱，此處只對其中一個(gè)車輪機(jī)構(gòu)做詳述分析。其機(jī)構(gòu)簡圖如圖 所示。電機(jī)帶動(dòng)蝸桿、蝸輪和三個(gè)齒輪運(yùn)動(dòng)，最后車輪通過作用于管道內(nèi)壁的正壓力而產(chǎn)生的摩擦力使得機(jī)器人沿管道內(nèi)壁直線向前或向后移動(dòng)，成為微型機(jī)器人的主驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。而尾部為對稱分布的三個(gè)柔性從動(dòng)拖輪，用以支撐平衡電機(jī)，維持機(jī)器人系統(tǒng)在管道中平衡運(yùn)動(dòng)。 微型管道機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的特點(diǎn) 機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊和較大的負(fù)載能力，滿足 管道內(nèi)行走的基本條件。移動(dòng)機(jī)構(gòu)的前后兩組支撐中，三個(gè)車輪都是沿徑向均勻分布的，而前后兩部分都是沿軸向?qū)ΨQ的，支撐點(diǎn)共六個(gè)，因此滿足形封閉條件。當(dāng)移動(dòng)機(jī)構(gòu)行走時(shí)，三個(gè)輪子呈徑向均勻分布，三點(diǎn)確定一個(gè)平面，三點(diǎn)始終在一個(gè)圓柱面上，因此可以實(shí)現(xiàn)自定心，在支撐裝置的作用下，驅(qū)動(dòng)輪被緊緊壓在管道內(nèi)壁上，具有較強(qiáng)的適應(yīng)性。整個(gè)系統(tǒng)由于利用了對稱性，抵消了機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過程中各方面不平衡力偶的干擾，從而使所有的力集中到電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)軸線上所在的豎直平面上，同時(shí)，又在通過電機(jī)軸線的豎直平面上保證機(jī)器人的重心與電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)軸心之間適當(dāng)?shù)?距離，從而保證了整個(gè)機(jī)器人運(yùn)行過程中的平穩(wěn)性。 分析了直進(jìn)輪式微型管道機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)理和運(yùn)動(dòng)特征，對其機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和介紹。對其中關(guān)鍵的機(jī)械部件如蝸輪蝸桿傳動(dòng)部件、彈簧等進(jìn)行了設(shè)計(jì)計(jì)算。該機(jī)器人具有較大的承載能力，可以在較高的速度下實(shí)現(xiàn)連續(xù)移動(dòng)，由于該機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)體部分采用彈性裝置來支撐，所以該機(jī)構(gòu)的管徑適應(yīng)性增大，是一種具有實(shí)用價(jià)值的移動(dòng)機(jī)構(gòu)形式。該移動(dòng)機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)緊湊，驅(qū)動(dòng)效率高，安裝方便，工作可靠，成本較低的特點(diǎn)。 直進(jìn)輪式全驅(qū)動(dòng)管內(nèi)行走機(jī)構(gòu)的研究 機(jī)構(gòu)的原理 如圖 所示，輪 l 在機(jī)構(gòu)的前后 3 等份 均布，分別在彈簧 2 的拉力作用下使之壓在管內(nèi)壁上，電機(jī) 3 通過蝸桿 4 與蝸輪 5 等輪系驅(qū)動(dòng)前后 6 個(gè)輪向同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，彈簧封閉力的大小可以通過齒輪 6 至 7 及對稱 3 等份均布的 3 個(gè)齒輪 8來調(diào)螺紋的伸出及縮小來調(diào)整。這樣便產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)管內(nèi)行走機(jī)構(gòu)沿軸向前進(jìn)或后退。 圖 機(jī)構(gòu)的原理圖機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)的要點(diǎn)蝸輪――蝸桿行星驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由于前后各 3 個(gè)均布的驅(qū)動(dòng)輪，那么與電機(jī)相聯(lián)的前后每個(gè)蝸桿必須同時(shí)驅(qū)動(dòng) 3 個(gè)蝸輪，由于通過蝸輪及若干個(gè)齒輪傳至驅(qū)動(dòng)輪而且這些齒輪及驅(qū)動(dòng)輪必須能夠繞蝸輪中心回轉(zhuǎn)，這里應(yīng)注意這個(gè)輪系的相互干涉問題由于 3 個(gè)蝸輪同時(shí)與一個(gè)蝸桿嚙合并聯(lián)傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)新穎，傳動(dòng)效率也高。 機(jī)構(gòu)直進(jìn)性好電機(jī)力矩由蝸桿傳至蝸輪，蝸輪回轉(zhuǎn)軸與機(jī)殼相聯(lián)結(jié)。而電機(jī)也與機(jī)殼相聯(lián)，電機(jī)傳出的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩完全由機(jī)殼內(nèi)平衡，這樣驅(qū)動(dòng)輪與管內(nèi)壁之間只有前進(jìn)的驅(qū)動(dòng)力，不會(huì)產(chǎn)生機(jī)器人邊走邊旋轉(zhuǎn)的力矩，確保機(jī)器人的軸向移動(dòng)特性。 彈簧自定心作用彈簧力的大小要考慮行走輪與管壁之間要有足夠的正壓力，使電機(jī)能夠有較大的功率輸出，使行走機(jī)構(gòu)拖動(dòng)力最大 。同時(shí)，還要考慮保證機(jī)器人能夠在彈簧力的作用下不會(huì)因其重力作用而明顯地偏離管道中心。由于彈簧機(jī)械性能及參數(shù)變化該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上 有調(diào)正環(huán)節(jié)，以使 3 個(gè)彈簧拉力基本平衡自定心。當(dāng)機(jī)器人放入管內(nèi)后，彈簧力的大小仍可由外面的軸桿來調(diào)節(jié)。 實(shí)驗(yàn)分析通過實(shí)驗(yàn)和理論分析，該種形式管內(nèi)行走機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，拖動(dòng)能力大，特別適用于直管內(nèi)拖動(dòng)，是一種理想的管內(nèi)行走機(jī)器人載體?？梢赃M(jìn)行工業(yè)的應(yīng)用和推廣。 國內(nèi)外管道作業(yè)機(jī)器人的發(fā)展趨勢 管道檢測微型機(jī)器人是國家 863 計(jì)劃微型機(jī)電系統(tǒng)（ MEMS）預(yù)先啟動(dòng)項(xiàng)目指南（ B）應(yīng)用系統(tǒng)技術(shù)支持的項(xiàng)目之一，面向化工、制冷、電站等行業(yè)存在的眾多細(xì)小管道。主要研究內(nèi)容包括：驅(qū)動(dòng)和控制技術(shù)研究；無損檢測微型傳感器研究；系統(tǒng) 集成技術(shù)研究。主要參考技術(shù)指標(biāo)為：適應(yīng)管徑≤Φ 20mm；水平管道內(nèi)移動(dòng)速度≥ 14mm/s，垂直管道內(nèi)移動(dòng)速度≥ 10mm/s；攜帶微型 CCD 或其他探傷傳感器，能可靠地進(jìn)行無損探傷。 目前，國內(nèi)研究管道機(jī)器人有代表性的單位有清華大學(xué)特種機(jī)器人研究小組、哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所、上海大學(xué)機(jī)械電子工程學(xué)院和精密機(jī)械研究所、上海交通大學(xué)信息檢測技術(shù)及儀器系、天津大學(xué)機(jī)械工程系、太原理工大學(xué)和國防科技大學(xué)等。 國外細(xì)小管道機(jī)器人的研究方面，日本、美國、德國等發(fā)達(dá)國家已走在世界的前列，其中以日本最為活躍。德國西門子公司 研制出仿蜘蛛的爬管微機(jī)器人，這類機(jī)器人有 8 只腳三種類型，可在各種類型的管內(nèi)移動(dòng) ,其運(yùn)動(dòng)原理是利用腿推壓管壁來獲得驅(qū)動(dòng)力，多腿可以很方便地在各種形狀的管道內(nèi)移動(dòng)作業(yè)，但其控制較復(fù)雜。法國 HYTEC 公司設(shè)計(jì)生產(chǎn)的核工業(yè)用管道檢測機(jī)器人具有抗高溫、抗腐蝕、抗輻射的優(yōu)良性能，最小可在Φ 20mm 的管道內(nèi)進(jìn)行檢測與維修。加拿大制造的管道爬行機(jī)器人攜帶 CCD 攝像機(jī)，應(yīng)用于熱電廠、核電廠、水電廠、石油化工等管道的檢測，三足豎管爬行器可以在垂直的管道爬行檢測，增加二級三足爬行器，可以由垂直管轉(zhuǎn)彎爬行到水平管道中。美國 一公司研制的智能爬行器系列 Mag Steer 是一個(gè)智能爬行系統(tǒng)，它能出色的檢測有保溫層或無保溫層或無保溫層管道內(nèi)部及外部缺陷。通過計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程控制，爬行器可以自動(dòng)爬行在有保溫層或無保溫層的管道上。 Mag Steer 可以裝配橡膠輪子來檢測有保溫層或非磁性材料的管道，也可以裝配強(qiáng)磁性的輪子檢測無保溫層的管道。 論文的主要內(nèi)容 1 方案的確定：考慮課題所要求的變徑需要，擬訂幾個(gè)可行的變徑方案，并對每個(gè)方案進(jìn)行可行性分析。最終，經(jīng)過方案比較和各方面的綜合考慮，確定最佳方案。 2 機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)：根據(jù)所確定 的方案原理和管道檢測機(jī)器人在石油管道中的工作情況，如：要克服 5mm 高的凸起、凹坑，要通過拐彎半徑為 R933mm 的彎道，還要保證超聲傳感器的探頭探測范圍覆蓋內(nèi)徑為Φ 297mm 的管道環(huán)面等，設(shè)計(jì)出能夠滿足實(shí)際要求的機(jī)械結(jié)構(gòu)形式和各個(gè)零件的具體尺寸，并繪制出變徑裝置的零件圖、裝配圖。 3 結(jié)構(gòu)優(yōu)化分析：根據(jù)管道檢測機(jī)器人在石油管道中的工作情況，如在 5mm高的凸起、凹坑處以及在拐彎半徑為 R933mm 的彎道處，對設(shè)計(jì)出來的機(jī)械裝置進(jìn)行受力分析，優(yōu)化部分結(jié)構(gòu)參數(shù)，從而使超聲檢測裝置既能正常工作，又能不大幅度增加對爬行 器的負(fù)載。 4 、基本尺寸的確定，使機(jī)構(gòu)滿足一定的幾何限制條件，如：使機(jī)構(gòu)能越過凸起和凹坑，能夠順利通過彎道而不會(huì)卡住。 5 繪制出變徑裝置的零件圖和裝配圖，并最終用 solidworks 終繪制出該裝置的三維實(shí)體模型。 2 直進(jìn)輪式全主動(dòng)管內(nèi)機(jī)器人的總體方案計(jì) 機(jī)器人管內(nèi)運(yùn)動(dòng)方式對比分析 蠕動(dòng)式 蠕動(dòng)式驅(qū)動(dòng)是基于仿生學(xué)原理，參考蚯蚓、毛蟲等生物的運(yùn)動(dòng)而實(shí)現(xiàn)的。首先，尾部支撐，身體伸長帶動(dòng)頭部向前運(yùn)動(dòng)；然后，頭部支撐，身體收縮帶動(dòng)尾部向前運(yùn)動(dòng)，如此循環(huán)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的行走。蠕動(dòng)式驅(qū)動(dòng)的優(yōu)點(diǎn)在于可適 用管徑及曲率的變化。但是，蠕動(dòng)式機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是間歇式的，速度波動(dòng)大，不容易實(shí)現(xiàn)和傳感器的集成。實(shí)現(xiàn)蠕動(dòng)的方法復(fù)雜，附帶的元件多，如氣動(dòng)蠕動(dòng)，就需要外接多根導(dǎo)氣管。 1988 年 ,Ikuta 等引用蚯蚓運(yùn)動(dòng)的原理開發(fā)出了蠕動(dòng)機(jī)器人 ,后來隨著蠕動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的不斷完善 ,其開始向大型化發(fā)展 ,目前已可在 200~300 mm 的管道內(nèi)應(yīng)用。蠕動(dòng)式管道機(jī)器人主要由蠕動(dòng)部分、頭部、尾部組成，如圖 所示。前部和尾部支撐分別裝有超越離合鎖死裝置，實(shí)現(xiàn)單向運(yùn)動(dòng)自鎖。中間蠕動(dòng)部分提供機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的動(dòng)力。對于蠕動(dòng)動(dòng)力機(jī)構(gòu) ,目前有很多實(shí)現(xiàn)形式 ，如上海大學(xué)利用氣壓伸縮驅(qū)動(dòng)；上海交通大學(xué)利用形狀記憶合金伸縮驅(qū)動(dòng) 。昆明理工大學(xué)利用電磁吸合驅(qū)動(dòng)。 下面以電磁驅(qū)動(dòng)的蠕動(dòng)式管道機(jī)器人為例 ,分析蠕動(dòng)式管道機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)理。蠕動(dòng)式管道機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理如圖 所示 ,一個(gè)動(dòng)作循環(huán)分為 3 個(gè)步驟 : 1 當(dāng)初始狀態(tài)時(shí) ,電磁鐵失電 ,彈簧處于自由狀態(tài) ,故頭部與尾部分離 。 2 當(dāng)電磁鐵通電時(shí) ,磁鐵與線圈吸合 ,安裝在頭部上的超越單向行走方式使頭部原位不動(dòng) ,尾部由于電磁吸力的作用向前移動(dòng) 。 3 斷開電源 ,電磁力作用消失彈簧促使磁鐵與線圈分開 ,安裝在尾部上的超越單向行走方式 使尾部原位不動(dòng) ,頭部由于彈簧力的作用向前移動(dòng)。 至此 ,機(jī)器人回到了初始狀態(tài) ,機(jī)器人前進(jìn)了一步。 蠕動(dòng)機(jī)器人優(yōu)點(diǎn)是可在細(xì)小的微型管道中行走 ,但由于速度的間斷性和緩慢性阻礙了它的發(fā)展。 圖 蠕動(dòng)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)原理 輪式 目前 ,輪式管道機(jī)器人是實(shí)際工程中應(yīng)用最多的一種。輪式管內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人行走的基本原理是驅(qū)動(dòng)輪靠彈簧力、液壓、氣動(dòng)力 ,磁性力等壓緊在管道內(nèi)壁上以支承機(jī)器人本體并產(chǎn)生一定的正壓力 ,由驅(qū)動(dòng)輪與管壁之間的附著力產(chǎn)生機(jī)器人前后 行走的驅(qū)動(dòng)力 ,以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的移動(dòng)。輪式管道機(jī)器人的行走方式有 2 種： 1 如果驅(qū)動(dòng)輪軸線與管道軸線垂直 ,驅(qū)動(dòng)輪沿管道母線滾動(dòng) ,機(jī)器人在管內(nèi)做平移運(yùn)動(dòng) ,此為輪式直進(jìn)式管內(nèi)移動(dòng)機(jī)器人 ,它的優(yōu)點(diǎn)是機(jī)器人行走時(shí) ,不產(chǎn)生姿態(tài)旋轉(zhuǎn)。下面以上海交通大學(xué)研制的輪式管道機(jī)器人 圖 為例說明其工作原理。驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過軸驅(qū)動(dòng)與之相連接的蝸桿 ,蝸桿驅(qū)動(dòng)沿圓周方向成 120176。均勻分布的 3 個(gè)蝸輪 ,蝸輪又通過鏈輪和鏈條帶動(dòng)機(jī)器人本體的車輪轉(zhuǎn)動(dòng) ,實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本體在管道內(nèi)的前進(jìn)或后退。車輪與管道壁面之間的正壓力由調(diào)節(jié)部分提供 ,調(diào)節(jié)電機(jī)驅(qū)動(dòng)滾珠絲杠轉(zhuǎn)動(dòng) ,絲杠螺母將在絲杠上來回軸向移動(dòng) ,并帶動(dòng)推桿通過鉸鏈?zhǔn)箵u桿轉(zhuǎn)動(dòng) ,從而實(shí)現(xiàn)預(yù)緊力的調(diào)節(jié)。 圖 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)原理圖 2 如果驅(qū)動(dòng)輪軸線不與管道軸線垂直 ,驅(qū)動(dòng)輪實(shí)際上沿著管道中某一螺旋線行走 ,機(jī)器人在管中一邊向前移動(dòng) ,一邊繞管道軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。螺旋運(yùn)動(dòng)沿管軸上的速度分量即為機(jī)器人本體的移動(dòng)速度 ,降低速度來提高驅(qū)動(dòng)力 ,其行走機(jī)理如圖 所示 ,它由驅(qū)動(dòng)電機(jī)、旋轉(zhuǎn)體和支撐體組成。 3 組驅(qū)動(dòng)輪均勻分布于旋轉(zhuǎn)體上 ,且與管壁呈一定的傾斜角θ .隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng) ,驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)體轉(zhuǎn)動(dòng) ,使驅(qū)動(dòng)輪沿管壁作螺旋運(yùn)動(dòng) ,保持機(jī)構(gòu)沿管道中心軸線移動(dòng)。改變施加于電機(jī)的電流極性 ,可改變機(jī)器人的移動(dòng)方向 ,從而使 機(jī)器人在管內(nèi)進(jìn)退自如。 圖 螺旋行走方式的管內(nèi)機(jī)器人 上述 2 種輪式管道機(jī)器人的主要難點(diǎn)是機(jī)器人的能源供應(yīng)問題。 直進(jìn)輪式管內(nèi)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)理 機(jī)構(gòu)的原理 如圖所示，輪 l 在機(jī)構(gòu)的前后 3 等份均布，分別在彈簧 2 的拉力作用下使之壓在管內(nèi)壁上，電機(jī) 3 通過蝸桿 4 與蝸輪 5 等輪系驅(qū)動(dòng)前后 6 個(gè)輪向同一方向轉(zhuǎn)動(dòng)，彈簧封閉力的大小可以通過齒輪 6 至 7 及對稱 3 等份均布的 3 個(gè)齒輪 8 來調(diào)螺紋的伸出及縮小來調(diào)整。這樣便產(chǎn)生驅(qū)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)管內(nèi)行走機(jī)構(gòu)沿軸向前進(jìn)或后退。 圖 機(jī)構(gòu)的原理圖 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)要點(diǎn) （ 1）蝸桿蝸輪 行星驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 由于前后各 3 個(gè)均布的驅(qū)動(dòng)輪，那么與電機(jī)相聯(lián)的前后每個(gè)蝸桿必須同時(shí)驅(qū)動(dòng) 3 個(gè)蝸輪，由于通過蝸輪及若干個(gè)齒輪傳至驅(qū)動(dòng)輪而且這些齒輪及驅(qū)動(dòng)輪必須能夠繞蝸輪中心回轉(zhuǎn)，這里應(yīng)注意這個(gè)輪系的相互干涉問題由于 3 個(gè)蝸輪同時(shí)與一個(gè)蝸桿嚙合并聯(lián)傳動(dòng)，結(jié)構(gòu)新穎，傳動(dòng)效率也高。 （ 2）機(jī)構(gòu)直進(jìn)性好 電機(jī)力矩由蝸桿傳至蝸輪，蝸輪回轉(zhuǎn)軸與機(jī)殼相聯(lián)結(jié)。而電機(jī)也與機(jī)殼相聯(lián)，電機(jī)傳出的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩完全由機(jī)殼內(nèi)平衡，這樣驅(qū)動(dòng)輪與管內(nèi)壁之間只有前進(jìn)的驅(qū)動(dòng)力，不會(huì)產(chǎn)生機(jī)器人邊走邊旋轉(zhuǎn)的力矩，確保機(jī)器人的軸向移動(dòng)特性。 （ 3）彈簧自定心作用 彈簧力的大小要考慮行走輪與管壁之間要有足夠的正壓力，使電機(jī)能夠有較大的功率輸出，使行走機(jī)構(gòu)拖動(dòng)力最大 。同時(shí)，還要考慮保證機(jī)器人能夠在彈簧力的作用下不會(huì)因其重力作用而明顯地偏離管道中心。由于彈簧機(jī)械性能及參數(shù)變化該機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)上有調(diào)正環(huán)節(jié)，以使 3 個(gè)彈簧拉力基本平衡自定心。當(dāng)機(jī)器人放入管內(nèi)后，彈簧力的大小仍可由外面的軸桿來調(diào)節(jié)。 通過理論分析與比較，直進(jìn)輪式管內(nèi)行走機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)緊湊，拖動(dòng)能力大，特別適用于直管內(nèi)拖動(dòng)，是一種理想的管內(nèi)行走機(jī)器人載體?？梢赃M(jìn)行工業(yè)的應(yīng)用和推廣。 3 管道機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析與設(shè)計(jì) 管道機(jī)器人管內(nèi)行走的基本條件 受管道形狀、管內(nèi)空間的影響，一般管道機(jī)器人欲在管內(nèi)平穩(wěn)、可靠的啟停、行走，必須滿足以下幾個(gè)基本條件： （ 1）形封閉：機(jī)器人在管道中工作時(shí)，為了能夠保持一定的姿態(tài)，不出現(xiàn)傾覆、扭轉(zhuǎn)等現(xiàn)象，這就要求管道對機(jī)器人施加的一個(gè)封閉的形狀約束。 （ 2）力封閉：移動(dòng)機(jī)構(gòu)在行走過程中，應(yīng)具備支撐在管道內(nèi)壁上而不失穩(wěn)的能力，即機(jī)器人的支撐機(jī)構(gòu)受到管道的徑向支反力而組成的一個(gè)封閉力多邊形。從形封閉和力封閉的角度來分析