【正文】 學、上海交通大學、廣州工業(yè)大學、東華大學、上海大學等高校和科研院所都做了這方面的工作，在理論上和應用上取得了很多進步。150mm～600mm，行走速度5m/min，采用光纜通訊，但由于攜帶的蓄電池電能的限制，還不能實現(xiàn)較遠的行走。它采用分段蠕蟲狀外形設計，使其具備了前所未有的靈活性，可以實現(xiàn)對排水管道的初步清理及檢測。該車的9個電驅動裝置能把整個機器聯(lián)接起來，推出并轉動工作部件、翻轉攝像機用于觀察修理過程，還能“指使”刷子去清洗應洗的部位。軟軸大多為分段結構，兩端有接頭可將多根軟軸接在一起使用，從而可疏通較長距離的管道。圖11 stoneage公司管道清洗機器人 圖12 OH39。該機構由2個行走輪及4個支腿組成，支腿由電機驅動，以適應不同管徑的變化。維修項目包括清掃、補口、焊接等。針對現(xiàn)有機器人不能用于豎直管道清洗的缺點，我們設計了鏈式履帶行走、永磁吸附的機械行走機構，用于完成油煙管道的清洗爬壁任務。與化學清洗及手工、機械清洗相比，具有清洗質量好、效率高、適應性強、成本低等一系列優(yōu)點，可達到返舊還新的效果。我國的管道清洗行業(yè)長期以來80%采用的是化學方法以及手工清洗和機械清洗方法，成本高、效率低、污染環(huán)境等，遠遠不能滿足現(xiàn)代社會日益增長的要求。現(xiàn)有油煙管道機器人由于機械執(zhí)行機構只有一個自由度，清洗管道壁時，要通過不斷調整機器人的位姿來實現(xiàn)，使操作變得復雜，清洗效率較低。這促使了管道機器人的誕生。隨著管道機器人技術的發(fā)展，其應用越來越廣泛。例如，能源供給、可靠性等問題。當驅動部分難以控制OPCR穩(wěn)定的處在管道軸線中心線時，穩(wěn)定性控制部分這時就會起作用了。返水彎管。機器人由操作師控制，操作師的指令將傳給機器人內安裝的微處理系統(tǒng)。例如，日木關西電力株式會社開發(fā)出了適用于248。日本和美國都是機器人發(fā)展較成熟的國家，對空調管道機器人的研究也較成熟，上面介紹的日本管道機器人，體積小，能清洗任何形狀的空調通風管道，不但可以做清掃任務，還可做檢測任務。但該機器人體積較大，對于常見的248。這種管道機器人移動載體既適用于大口徑管道，也適用于小口徑管道，能跨越管內的階梯管、錐形管接口、變截面形狀管接口，可適用于矩形管和圓管，能輕松實 圖18 MDCRI 圖19自主變位四履帶足機器人現(xiàn)直角矩形管轉向和圓弧彎道行走，可勝任各種環(huán)境復雜的管道。哈爾濱工程大學的城市排水管道穿纜檢測機器人，采用了履帶式行走機構，用于城市排水管道的疏通、檢測，可檢測直徑大于500mm的排水管道。該機器人無法完成豎直油煙管道的清洗，且重量較重。彎管獨立輪式驅動轉向特性。125mm的管道中工作，作業(yè)環(huán)境要求整個結構的尺寸應盡可能的小并且具備一定的牽引力，整個設計從選取移動方式入手。蛇行、蠕動、變形運動鄉(xiāng)適合于光滑的管壁、地面或水下。很顯然，要同時滿足這些要求肯定比較困難的，因此，要通過分析和比較多種傳動方案，選擇其中最能滿足眾多要求的合理傳動方案，作為最終確定的傳動方案。下面兩輪所在支腿中心線與減速器輸出軸線垂直，且兩支腿中心線的夾角為120176。管道由于制作誤差、使用過程中局部結垢、局部壓力過大而產生變形以及內表面雜物的存在，管道機器人在碰到變形部位及雜物時，由于阻力而使支撐臂收縮，同時在驅動力的作用下通過變形部位，當再次達到管道正常段時，支撐臂能夠在彈簧的作用下像傘一樣張開，使機器人重新恢復原來的平穩(wěn)狀態(tài)。比較研究了各種調節(jié)機構的優(yōu)缺點，針對本課題的工程實際需要，并根據(jù)前后支腿的特性要求，在前支腿（即從動輪支腿）選用彈簧壓緊調節(jié)方式，后支腿（即主動輪支腿）選用滾珠絲杠螺母副調節(jié)方式。合并整合上兩式得： （28）此式即為滾珠絲杠螺母副調節(jié)方式的力學特性。在計算前。 總阻力 根據(jù)實際情況，我們設計主動輪半徑，總阻力矩為： = 已經設過機器人行進速度為，也就是，則主動輪轉速應該是：nw= = = 電機的額定轉速為系統(tǒng)傳動比為： 電機提供的驅動力矩為： = 考慮機器人在管道內行進出現(xiàn)的在和突變情況，取安全系數(shù)為，則電機的功率為,電機選用型。根據(jù)電機的額定輸出轉矩為，傳動比 為，則機器人總的驅動力矩為：因為機器人總的驅動力矩大于其所受到的總的阻力矩，所以機器人能夠有足夠的動力起車，并有一定的動力儲備。軸的結構設計是根據(jù)軸上零件的安裝、定位以及軸的制造工藝等方面的要求，合理地確定軸的結構形式和尺寸。多數(shù)情況下，軸的工作能力主要取決于軸的強度。下面介紹幾種常用的計算方法。應當注意，這樣求出的直徑，只能作為承受扭矩作用的軸段的最小直徑 。然后求出各支承處的水平反力 和垂直反力 （軸向反力可表示在適當?shù)拿嫔?，圖44d是表示在垂直面上，圖44d是表示在垂直面上，故標以 和 ）(2)做出彎矩圖根據(jù)上述簡圖，分別按水平面和垂直面計算各力產生的彎矩，并按計算結果分別做出水平面上的彎矩 圖（圖44c）和垂直面上的彎矩 ，圖（圖44e）；然后按下式計算總彎矩并做出M圖(圖44f)。現(xiàn)選取旋繞比，由《機械設計》： （51）根據(jù)《機械設計》式()得 改取，不變，故()不變，取，.計算得 ，于是 上值與原來估計值相近，取彈簧鋼絲的標準直徑d=，此時D=18mm，是標準值，則：3．根據(jù)剛度條件，計算彈簧圈數(shù)n。機器人所需要的動力及控制電路外置并通過電纜連接到管內機器人。因為機器人整體所具有的兩節(jié)機身幾何量相同，所以只需要考慮單節(jié)機身的幾個尺寸。由，得；由，得。均勻分布于旋轉體上，且驅動輪的軸線與管道軸線呈一定的傾斜角口。在設計研究過程中通過對驅動輪軸線與管壁之間的夾角、輪子直徑等關鍵設計變量在一定范圍內取若干值，然后自動地進行一系列的仿真分析，得到不同參數(shù)對樣機性能可能的變化范圍。時，由圖64可知， mm變化到4．5 mm時，牽引力的大小由6．901 N，它隨著驅動輪直徑的增大而增大。本研究取得最重要的進展如下：（1）對管道機器人變管徑自適應性方案分析比較，設計出具有變徑范圍大，結構簡單的各支腿單獨調整和支腿整體調整組合方案，并對變徑過程的傳遞關系進行了詳細的分析計算，所設計機構在一定的管徑變化范圍內，具有常封閉特性，增加了載體的穩(wěn)定性和可靠性，機構具有自適應調節(jié)的功能。曲率半徑是這些管道機器人能通過能力主要的限制 ，在一定的曲率半徑下，太細長或者太粗短的機器人都容易在管道內卡死，使之不能 通過管道?，F(xiàn)代工農業(yè)及日常生活中使用著大量管道，石油、天然氣、化工等領域也應用了大量管道，這些管道大多埋于地下或海底，輸送距離近千里，它們的泄漏會造成嚴重的環(huán)境污染，甚至引起火災，多數(shù)管道安裝環(huán)境人們不能直接到達或人們無法直接介入，另外，在一些工廠里有大量的通風管道，在某些餐廳或飯店里裝有大量的油煙管道，這些管道或者架設在空中，或者管道內徑很小，在做質量檢測、故障診斷、清洗時比較困難。參考文獻［1］龍振宇主編 .. 北京：機械工業(yè)出版社，［2］祖業(yè)發(fā)主編 . ：機械工業(yè)出版社，［3］ 孫萍，孫麟治，［4］鄧宗全，陳軍，姜生元，等．六獨立輪驅動管內檢測牽引機器人[J]．［5］錢晉武，沈林勇，程維明，等．微小管道渦流檢測機器人系統(tǒng)研究［6］徐小云，［7］廖鳳英 等 油煙管道清洗機器人機械系統(tǒng)設計與研究 2011［8］錢晉武，章亞男，孫麟治，等. 螺旋輪驅動的細小管內移動機器人的研究［9］潘沛霖，韓秀琴，趙言正 ［J］.機器人1994［10］張衛(wèi)峰，：66～67［11］金松，毛立民，、變截面管道清洗機器人控制系統(tǒng)研究［J］.電氣傳動，2006，（07）：2629.［12］ 張秀麗，鄭浩峻，［J］.機器人，200l［13］廖萬輝，李琳，一種新型中央空調管道機器人的設計，微計算機信息，2009［14］鞏玉濱 等，油煙管道清洗機器人設計，組合機床與自動化加工技術，2011［15］趙文純 等，基于CATIA的管道清潔機器人設計與研究，四川理工學院學報，2010［16］［D］.哈爾濱工程大學，［17］ . 具有軸向和周向探查功能的螺旋驅動管內機器人,機械工程學報 2010(21)［18］ 螺旋輪式管道檢測機器人越障性能研究,后勤工程學院學報 2009(4)［19］ 排水管道檢測機器人機構設計及性能分析,中國設備工程2008(5)［20］ 管道機器人彎管運動轉體原因分析,西安交通大學學報 2011(10)［21］ 基于凸輪自鎖原理的伸縮式管道機器人設計,機械工程學報 2010(11)［22］ 一種適用于管道機器人的新型螺旋驅動器，化工機械2010,37(1)［23］，儀器儀表學報2000,21(3)［24］. 螺旋輪式管道檢測機器人越障性能研究，后勤工程學院學報2009,25(4)［25］,石油礦場機械2010,39(6)［26］,機械科學與技術2008,27(10)［27］,機械2009,36(2)［28］ 一種新型蠕動式管道機器人的結構設計[會議論文]2008［29］鄧宗全。在論文即將完成之際，我的心情無法平靜，從開始進入課題到論文的順利完成，有多少可敬的師長、同學、朋友給了我無言的幫助，在這里請接受我誠摯的謝意！最后我還要感謝培養(yǎng)我長大含辛茹苦的父母，謝謝你們！最后我還要感謝華北科技學院四年來對我的栽培。姜元生 六獨立輪驅動管內檢測牽引機器人,機械工程學報 2005致 謝經過近半年的忙碌和工作，本次畢業(yè)論文設計已經接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)論文，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有老師的督促指導，以及一起學習的同學們的支持，想要完成這個設計是難以想象的。隨著國內外管道機器人的研制越來越受到關注，我國管道機器人的發(fā)展與國外相比還有很大的差距。225mm的管道進行設計，并考慮直角彎道的情況，因此應討論機器人在這類管道中所應滿足的幾何條件限制，驗證所設計的幾何量尺寸是否滿足機器人通過管道直角彎頭所要求的幾何尺寸。液壓與氣動方式對環(huán)境要求較高，實現(xiàn)起來較復雜，而電機驅動結構簡單，較易實現(xiàn)密封與調速控制。同樣以驅動輪軸線與管道軸線的夾角和驅動輪的直徑為設計變量，對機器人的移動速度進行設計仿真研究。由理論分析可知：螺旋頭驅動的管道機器人牽引力的大小直接與驅動輪位置參數(shù) 、驅動輪的尺寸參數(shù)R有關。均勻分布于保持機構上，導向輪的軸線與管道軸線平行。將 代入橢圓方程得 所以可得 由且 ，得 ，進而得 或 取 ，則 ， 。單節(jié)機身在管道中的兩種極限姿態(tài)位置對于圓形截面管道的直角彎頭，機器人最有可能被卡死的位置是在機身中心軸線GH與管道中心軸線成45176。管道對機器人的幾何條件限制目前大部分管道機器人可以輕松地通過水平直管及在傾斜度為30176。4．驗算。 (4)初步估算軸的直徑 選擇軸的材料為40Cr經調質處理，由表42查得材料機械數(shù)據(jù)為： 根據(jù)公式初步計算軸直徑 = = 帶入數(shù)據(jù)得出d ，現(xiàn)在選擇 ，根據(jù)軸上面的定位要求，現(xiàn)在軸的基本參數(shù)如下圖所示：圖45軸的基本尺寸參數(shù)選用A型普通鍵，軸鍵、輪轂的材料都用20鋼。一般的