【正文】 ⑦ 當(dāng)本管道清潔機(jī)器人前進(jìn)過程中 CPU 要光電傳感 器組 GA 的實(shí) 時(shí)信號，一旦檢測到前方有彎道則命令兩主運(yùn)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生速度差從而轉(zhuǎn)彎道；而當(dāng)后退過程中則要接收光電傳感器組 GB的實(shí)時(shí)信號，以使本管道清潔機(jī)器人能在后退時(shí)也順利轉(zhuǎn)過彎道。 另外，將一個(gè)光電傳感器（記為 GC）置于吸塵裝置下方適應(yīng)位置，用來檢測下方管壁 上的灰塵是否已清潔干凈；又將一個(gè)壓力傳感器（記為 YL）置于垃圾箱底板適當(dāng)位置，用來檢測垃圾箱是否已經(jīng)裝滿，從而使本管道情節(jié)機(jī)器人停止繼續(xù)清灰塵轉(zhuǎn)而倒垃圾。其驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用 MAXON 的直流伺服電機(jī)。通過作 圖法來模擬最小、最大管徑時(shí)的情況。 1′ 43″ =41176。 44′ 25″ （ 13）齒寬： b=25mm 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 21 小錐齒輪： （ 1）法向模數(shù)： mn=； （ 2）齒數(shù)： z=23； （ 3）法向齒形角： an=20176。 31′ 26″ =； （ 8）錐距： R=mz/2sinδ 1=m 22 z21 ?z /2 =* 22 2330 ? /2= （ 9）齒頂角： θ a=arctan Ramh = arctan *1 =3176。 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 20 根據(jù)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖，采用軸交角∑ =90176。 ，制造和維護(hù)較為方便，價(jià)格低廉。所以其長度 L 為： L=580mm。 3=247。1/2 a 2b= *2 *π *350178。在本機(jī)器人設(shè)計(jì)中，采用滾珠絲杠螺母副來和放大桿組來實(shí)現(xiàn)。所以，設(shè)計(jì)了一種如下所示的機(jī)器人，其特點(diǎn)是：移動(dòng)速度快、轉(zhuǎn)彎比較容易、有較大牽引力、對粗糙路面適應(yīng)性強(qiáng)、越障礙能力強(qiáng)；同時(shí)，可伸縮性使得機(jī)器人對變徑管道有較好的自適應(yīng)性。缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)和控制復(fù)雜，行走速度慢。； 、小于 30176。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。（ 3）可有利通過 90176。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)傾斜角度測蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 6量輪，通過測量輪探測機(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)。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)。 哈爾濱工業(yè)大學(xué)鄧宗全教授在國家“ 863”計(jì)劃課題“ X 射線檢測時(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)。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。 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。一般包括以下幾個(gè)部分見圖（ b）： 耳、眼 腦 手 軀干 腳 對象環(huán)境 感受、觀測 運(yùn)動(dòng)神經(jīng) 感覺神經(jīng) 行走 操作 （ a） 操作人員 行走裝置 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 與操作人員聯(lián)系裝置 感覺裝置 外界環(huán)境 控制裝置 (b) 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 2（相當(dāng)于人的大腦）， （相當(dāng)于人的手）； （相當(dāng)于人的腳）； 與外界環(huán)境聯(lián)系的裝置（相當(dāng)于人的口、耳、眼、鼻以及皮膚上的感覺神經(jīng)）。這些傀儡被稱為“機(jī)器人”。首先，人聽到外部的命令或用眼睛看到外部的指令，并由眼睛測量出距離。為了對機(jī)器人進(jìn)行分類，必須能夠定義和區(qū)分不同的類型，因此根據(jù)不同的定義就有不同的分類方法。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)。 4. 對埋地舊管道的修復(fù)。微小管道機(jī)器人由四個(gè)電磁驅(qū)動(dòng)單元組成。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。 該管道機(jī)器人系列 EXLORER 就有如下特征：（ 1）一次作業(yè)檢測距離長，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。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 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。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。 （三）履帶移動(dòng)式的 優(yōu)點(diǎn)是著地面積大，易產(chǎn)生較大的附著力，對路面的適應(yīng)性強(qiáng)，牽引性能好，越障礙能力強(qiáng)。根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)和技術(shù)要求，所要言 之的管道機(jī)器人必須要有高可靠性，高效率。利用帶有操作臂的吸塵器的吸頭，灰塵通 過吸塵器管道到主體內(nèi)部，設(shè)計(jì)箱體的容積比較大，最后，移動(dòng)到垃圾開口蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 12 處傾倒垃圾，從而減少在往返的次數(shù)來提高工作效率。R=d/2=700/2=350mm； a=Rh=35070=280。分布；受到的是摩擦阻力； F1 F1 F2 F2 G 60176。 其次，確定履帶的長度。 ③確定行走機(jī)構(gòu)中的履帶輪和履帶輪 采用同步帶的結(jié)構(gòu)來設(shè)計(jì)履帶。； （ 3）齒根厚： ? =； （ 4）齒高： ht=； （ 5）帶高： hs=； （ 6）齒頂厚： st=7； （ 7）節(jié)頂距： δ =； （ 8）帶寬： bs=115mm； ④ 確定大小錐齒輪參數(shù) 整個(gè)行走裝置里，錐齒輪的主要作用 —— 換向，傳動(dòng)動(dòng)力。； （ 4）分度圓直徑： d=mz=30*=75mm； （ 5）分度圓錐角： δ 1=arc cotz1/z2=arc cot30/23=52176。 33′ 9″ （ 12） δ f=δ θ f=52176。 1′ 43″ （ 10）齒根角： θ f= arctan R mcha )( ? = arctan *)(1? =3176。根據(jù)行走機(jī)構(gòu)的 結(jié)構(gòu)和尺寸限制，同時(shí)為了減小零件的個(gè)數(shù)和降低成本，才用兩個(gè)完全相同的直齒輪，齒頂高系數(shù) h*a=頂隙系數(shù) c*=。 （ 1） 吸塵器操作臂的設(shè)計(jì) 由于管道的管徑是變化的，同時(shí)灰塵主要分布在管道底部，所以要求操作臂要能適應(yīng)管徑的變化，不僅要在最小管徑中能工作，也要在管徑最大時(shí)也能正常工作。 其結(jié)構(gòu)簡 圖 各個(gè)桿件的長度，根據(jù)具體的結(jié)構(gòu)尺寸，采用作圖法計(jì)算出桿件 的長度。期間，一旦壓力傳感器檢測到灰塵已蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 27 經(jīng)倒完，則再驅(qū)動(dòng)垃圾箱開關(guān)電動(dòng)機(jī)關(guān)閉垃圾箱。 主要控制流程圖： 主要的控制流程圖，見圖（一）： 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文） 28 開始 初始化 吸塵并停 止前進(jìn) 管徑適應(yīng)子程序 1 轉(zhuǎn)彎子程序 1 倒煙灰子程序 是否干凈 是否裝滿 是否變徑管 是否轉(zhuǎn)彎 前進(jìn)并記錄轉(zhuǎn)數(shù) Y Y N N N N Y Y 主程序流程圖 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）