【正文】 ⑦ 當本管道清潔機器人前進過程中 CPU 要光電傳感 器組 GA 的實 時信號，一旦檢測到前方有彎道則命令兩主運動電機產生速度差從而轉彎道；而當后退過程中則要接收光電傳感器組 GB的實時信號，以使本管道清潔機器人能在后退時也順利轉過彎道。 另外，將一個光電傳感器（記為 GC）置于吸塵裝置下方適應位置，用來檢測下方管壁 上的灰塵是否已清潔干凈；又將一個壓力傳感器（記為 YL）置于垃圾箱底板適當位置，用來檢測垃圾箱是否已經(jīng)裝滿，從而使本管道情節(jié)機器人停止繼續(xù)清灰塵轉而倒垃圾。其驅動電機采用 MAXON 的直流伺服電機。通過作 圖法來模擬最小、最大管徑時的情況。 1′ 43″ =41176。 44′ 25″ （ 13）齒寬： b=25mm 蘭州理工大學 畢業(yè)設計（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 畢業(yè)設計（論文） 20 根據(jù)總體結構設計圖，采用軸交角∑ =90176。 ，制造和維護較為方便，價格低廉。所以其長度 L 為： L=580mm。 3=247。1/2 a 2b= *2 *π *350178。在本機器人設計中，采用滾珠絲杠螺母副來和放大桿組來實現(xiàn)。所以，設計了一種如下所示的機器人，其特點是：移動速度快、轉彎比較容易、有較大牽引力、對粗糙路面適應性強、越障礙能力強；同時，可伸縮性使得機器人對變徑管道有較好的自適應性。缺點是結構和控制復雜，行走速度慢。； 、小于 30176。兩履帶調節(jié)到平行位置時，可以在平地或矩形管道內行走。（ 3）可有利通過 90176。日本管道機器人眾多，東京工業(yè)大學于 1993 年開始研究管道機器人，并且成功研制出 THES 系列的機器人，以下介紹 THES2Ⅲ型管道機器人：其采用“電機 —— 蝸輪蝸桿 —— 驅動輪”的驅動方案，同時每個驅動輪都有一個傾斜角度測蘭州理工大學 畢業(yè)設計（論文） 6量輪，通過測量輪探測機器人的傾斜角度，并反饋給電機 ，從而保證管道機器人的驅動輪以垂直的姿態(tài)運動。西安交通大學設計制作了蠕動式微動直線自行走機構。 哈爾濱工業(yè)大學鄧宗全教授在國家“ 863”計劃課題“ X 射線檢測時成像管道機器人的研制”的支持下，開展了輪式行走方式的管道機器人研制，實現(xiàn)了管外機構同步運動作業(yè)無攬操作技術，并研制了鏈式和鋼帶式兩種新型管外傳動機構。同時多數(shù)管道安裝環(huán)境人們不能直接到達或不允許人們直接進入，為進行質 量檢測和故障診斷，采用傳統(tǒng)的全面挖掘法、隨機抽樣法工程量大，準確率低，管道機器人就是為了解決這一實際問題 產生的，它是由可沿管道內部或外部自動行走裝置、攜有一種或多種傳感器及操作裝置如：機械手、噴槍、焊槍、刷子。 機器人的誕生和機器人學的建立無疑是 20 世紀人類科學技術的重大成就。一般包括以下幾個部分見圖（ b）： 耳、眼 腦 手 軀干 腳 對象環(huán)境 感受、觀測 運動神經(jīng) 感覺神經(jīng) 行走 操作 （ a） 操作人員 行走裝置 執(zhí)行機構 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 畢業(yè)設計（論文） 2（相當于人的大腦）， （相當于人的手）； （相當于人的腳）； 與外界環(huán)境聯(lián)系的裝置（相當于人的口、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。為了對機器人進行分類，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)中的仿人性機器人、農業(yè)機器人、水下機器人、醫(yī)療機器人、軍用機器人、娛樂機器人、服務機器人等各種用途的特種機器人也正以飛快的速度向實用化邁進。 4. 對埋地舊管道的修復。微小管道機器人由四個電磁驅動單元組成。當后電磁線圈斷電時，后部突然放松，由此產生的推力將機器人前部（前驅動器）向前推進一段距離；反向運動依次類推。 該管道機器人系列 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充電，是管道機器人具有良好的自推能力。德國學者BERNHARD KLAASSEN、 HERMANN ST2REICH 和 FRANK KIRCHNER等人在德國教育部的資助下于 2021 年研制成功了多關節(jié)蠕蟲式管道機器人系統(tǒng) —— MAKRO。具體說，傳感型智能機器人發(fā)展較快，新型智能技術（如臨場感、記憶材料、多智能體系統(tǒng)以及人工神經(jīng)網(wǎng)絡和專家系統(tǒng)等）在機器人得到開發(fā)與應用，采用模塊化設計技術 ，進一步推動機器人工程，注意開發(fā)微型和小新機器人，重視研制行走機器人，研制應用于非結構環(huán)境下工作的非制造業(yè)機器人和服務機器人，開發(fā)敏捷制造系統(tǒng)，軍用機器人將用于裝配部隊等。 （三）履帶移動式的 優(yōu)點是著地面積大，易產生較大的附著力，對路面的適應性強，牽引性能好，越障礙能力強。根據(jù)設計參數(shù)和技術要求，所要言 之的管道機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部，設計箱體的容積比較大，最后，移動到垃圾開口蘭州理工大學 畢業(yè)設計（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確定行走機構中的履帶輪和履帶輪 采用同步帶的結構來設計履帶。； （ 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) 整個行走裝置里，錐齒輪的主要作用 —— 換向，傳動動力。； （ 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)行走機構的 結構和尺寸限制，同時為了減小零件的個數(shù)和降低成本，才用兩個完全相同的直齒輪，齒頂高系數(shù) h*a=頂隙系數(shù) c*=。 （ 1） 吸塵器操作臂的設計 由于管道的管徑是變化的，同時灰塵主要分布在管道底部，所以要求操作臂要能適應管徑的變化，不僅要在最小管徑中能工作，也要在管徑最大時也能正常工作。 其結構簡 圖 各個桿件的長度，根據(jù)具體的結構尺寸，采用作圖法計算出桿件 的長度。期間，一旦壓力傳感器檢測到灰塵已蘭州理工大學 畢業(yè)設計（論文） 27 經(jīng)倒完，則再驅動垃圾箱開關電動機關閉垃圾箱。 主要控制流程圖： 主要的控制流程圖，見圖（一）： 蘭州理工大學 畢業(yè)設計（論文） 28 開始 初始化 吸塵并停 止前進 管徑適應子程序 1 轉彎子程序 1 倒煙灰子程序 是否干凈 是否裝滿 是否變徑管 是否轉彎 前進并記錄轉數(shù) Y Y N N N N Y Y 主程序流程圖 蘭州理工大學 畢業(yè)設計（論文）