【正文】 討機(jī)器人 [J].機(jī)器人 ,1996,18(5)： 285291 [7]龔振邦 .從國際大環(huán)境出發(fā)在我國機(jī)器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略上的若干思考 [J].機(jī)器人 ,1999,21(6)： 473478 [8]常玉連，邵守君，高勝 .石油工業(yè)中管道機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用前景 [J].石油機(jī)械，2020,34(9)： 122126 [9]甘小明，徐濱士，董世運(yùn)，張旭明 .管道機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)狀 [J]，機(jī)器人技術(shù)與應(yīng)用，2020,(6)： 510 [10]MorimitsuT,Sakata H,Nomura Study on a vibrating bristled vehicle for small pipes[D]. Transactions of the Japan Society of Mechanical Engineers, 1987,53(489):10221027 [11]Morimitsu T,Sakata H,Tsujimura T,Driving mechanism for vibrating bristled vehicle for smlall pipes[D].Transactions of the ASME,1988,110:8691 [12 [13 [14 [15]鄧宗全 ,陳軍 ,姜生元 .六獨(dú)立輪驅(qū)動式管內(nèi)機(jī)器人的研制 [J].高技術(shù)通訊，2020,14(9)： 5458 [16]汪 勁松 ,白紹平 ,張伯鵬 .微小型移動機(jī)器人移動方式的研究 [J].機(jī)器人 . 1993,15(2)： 5558 [17] 張云偉等 .煤氣管道機(jī)器人管徑適應(yīng)調(diào)整機(jī)構(gòu)分析 [J].上海交通大學(xué)學(xué)報 .2020,39(6)： 950959 [18 2 [19]史美功，俞學(xué)廉編 .工業(yè)機(jī)器人 [M].上海：上?？茖W(xué)技術(shù)出版社， [20]劉行川 .簡明電工手冊 [M].福建：福建科學(xué)技術(shù)出版社 ,1997 [21]許洪基 .現(xiàn)代機(jī)械傳動手冊 [M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社 ,1995 [22]賀建飚、廖迪洪、張彭 .履帶式機(jī)器人行動規(guī)劃技術(shù)的研究 [J].機(jī)器人 .1996， 16 (6)：329335 3 謝 辭 本論文是在 老師 的親切關(guān)懷和悉心指導(dǎo)下完成的，導(dǎo)師一方面在學(xué)習(xí)嚴(yán)格要求，另一方面則在生活上給予了真切關(guān)懷。籍此論文完成之際，謹(jǐn)向?qū)熤乱宰畛绺叩木匆夂妥钪孕牡母兄x。 （ 1）履帶內(nèi)牽引力 ZKiF 履帶內(nèi)牽引力包括所有作用在履帶上的牽引力，即 00Z K i Z T w a w iF F T F F T? ? ? ? ? （ 510） 這里 0T 是履帶的預(yù)張緊力， ZTF 是主動輪上的牽引力。因此，履帶必須有反作用面積和附著力。在推導(dǎo)過程中作以下假設(shè) : (1) 電纜在管道內(nèi)作等勻速運(yùn)動，沒有爬行現(xiàn)象。推桿的一端鉸接在滑塊上。考慮到本設(shè)計的剛度要求，故采用剛性調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)；考慮上個設(shè)計的調(diào)節(jié)麻煩，制造困難的實際情況，故將調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)化。缺點(diǎn)是不能夠提供機(jī)構(gòu)足夠的剛度，而且施加在履帶上的壓力也有限，導(dǎo)致不能提供足夠的 拖纜力 。 [21]最小中心距 mina 受小輪上包角不小于 120176。在一定條件下，鏈條的節(jié)距越大，承載能力越高，但傳動的多邊形效應(yīng)也要增大， 振動、沖擊、噪聲也越嚴(yán)重。如傳動比過大，則鏈包在小鏈輪的包角過小，嚙合的齒數(shù)太小，這將加速輪齒的磨損，容易出現(xiàn)跳齒破壞正常嚙合。 [21] 本論文采用的鏈條為兩側(cè)帶翼板的不銹鋼滾子鏈，以便在改形后的外側(cè)翼板上鑲嵌橡膠塊。電機(jī)的額定功率為 ，額定電壓為 12v，其減速器為蝸輪蝸桿減速器，減速比為 46： 1，額定轉(zhuǎn)速 3450r/min，重量 。為增大機(jī)器人在管道內(nèi)工作時的拖纜力，在鏈條的每一鏈節(jié)上安裝有橡膠履帶塊。 （ 1） 輪式機(jī)器人以其運(yùn)動的連續(xù)性、平穩(wěn)性和車輛技術(shù)的成熟性而廣為應(yīng)用。攜帶各種傳感器、檢測儀器和維修作業(yè)裝置進(jìn)入管道中，完成對管道內(nèi)各種缺陷的探測，并進(jìn)行必要的維護(hù)作業(yè)。通過前幾章得出的結(jié)論，給出機(jī)械裝置的整體構(gòu)造。介紹論文研究的背景、目的和意義。鄧宗全等人于 1997年10月研制了“航空輸油管道內(nèi)補(bǔ)口作業(yè)機(jī)器人”，該機(jī)器人己應(yīng)用于上海浦東機(jī)場建設(shè)工程中。 我國的機(jī)器人研制工作雖然起步較晚，但越來越受到重視。如圖 4所示 5 圖 4 L形彎管檢測機(jī)器人 美國 RIDGID〔里奇 )管道疏通機(jī)。在發(fā)現(xiàn)故障點(diǎn)后，機(jī)器人用一整套工具 銑刀、鉆頭、切割和清理工具完成各道工序。 ThesII 型管道檢測機(jī)器人的每一節(jié)機(jī)器人單元的左右兩側(cè)分別布置著由彈簧板支撐的一對輪子，輪子由電動機(jī)通過減速齒輪箱驅(qū)動，以實現(xiàn)機(jī)器人在管道中的前進(jìn)和后退運(yùn)動， ThesII 型管道檢測機(jī)器人可以在帶有彎管接頭的管道中運(yùn)動，如圖 2（ b）所示。 2 國內(nèi)外管道檢測機(jī)器人設(shè)計的發(fā)展?fàn)顩r 管道檢測機(jī)器人是集無損檢測技術(shù)、機(jī)器人控制技術(shù)、計算機(jī)技術(shù)、數(shù)據(jù)分析和處理等多項技術(shù)于一體的實用化工程。 [57] 管道檢測機(jī)器人是針對輸油、氣管道的檢測、噴涂、接口焊接、異物清理等維護(hù)等維護(hù)檢修作業(yè)所研制的一種特種機(jī)器人。對煤氣管道檢測機(jī)器人管內(nèi)運(yùn)動力學(xué)的有關(guān)問題進(jìn)行了簡略的分析研究，包括管內(nèi)運(yùn)動阻力、徑向調(diào)節(jié)運(yùn)動、管內(nèi)運(yùn)動穩(wěn)定性等問題?？梢哉f，現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)突破了傳統(tǒng)的工業(yè)機(jī)器人的范疇，逐步轉(zhuǎn)向與應(yīng)用各種特殊工況的特種機(jī)器人技術(shù) [14]。這一技術(shù)特點(diǎn)，使得在對穿越河流、鐵路、道路的特殊管道或埋地管道的重要部位進(jìn)行有選擇的檢測時，管道檢測機(jī)器人具有獨(dú)特的優(yōu)勢。管道檢測機(jī)器人的機(jī)身內(nèi)裝有由電動機(jī)驅(qū)動的偏心重物，當(dāng)偏心重物旋轉(zhuǎn)時，產(chǎn)生的離心力使彈性針變形、滑動 ，從而帶動管道檢測機(jī)器人整體移動。 俄羅斯“塔里斯”公司“月球車”，即機(jī)器人維修車。 [13] 圖 3 機(jī)器人維修車 日本福田敏男、細(xì)貝英夫研制的可通過 L形彎管的管內(nèi)檢測機(jī)器人。用于排水管道疏通的疏通機(jī)一般疏通直徑范圍為 100250mm之間，最大疏通距離一般為 50m。研究的主要內(nèi)容有：智能機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)、機(jī)器人智能控制、人工智能技術(shù)在機(jī)器人中的應(yīng)用、機(jī)器人視覺及其它感覺傳感器等。 7 圖 6 x 射線檢測機(jī)器人 圖 7 管道機(jī)器人機(jī)械本體 上海交通大學(xué)顏國正 [17]等人研制的煤氣管道檢測機(jī)器人 (圖 8)驅(qū)動機(jī)構(gòu)采用平行四邊形腿輪機(jī)構(gòu)的形式，機(jī)器人的 3 組驅(qū)動輪在圓周方向成 120 度均勻分布，在軸向截面內(nèi)，前后兩組驅(qū)動輪布置在同一組平行四邊形機(jī)構(gòu)上，驅(qū)動端的驅(qū)動電機(jī)通過蝸輪蝸桿副驅(qū)動 3 組輪子，壓緊力調(diào)節(jié)電機(jī)通過滾珠絲杠螺母副和壓力傳感器使 3 組驅(qū)動輪始終以穩(wěn)定的正壓力貼緊在管道內(nèi)壁上。 第二章 管道機(jī)器人運(yùn)動設(shè)計。 9 2 管道檢測機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計 引言 為滿足穿纜、檢測的要求，本設(shè)計所研究的管道機(jī)器人在結(jié)構(gòu)設(shè)計上應(yīng)該具有良好的姿態(tài)調(diào)整能力和行走機(jī)能。本文的管道檢測機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計方案采用有纜式機(jī)器人設(shè)計方案。缺點(diǎn)是體積大，不易實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，結(jié)構(gòu)稍復(fù)雜，要保持履帶的張緊。采用鋁合金材料后，整個機(jī)械裝置的自重大約 20kg 左右。中間傳動選用鏈傳動。當(dāng)履帶經(jīng)過管道內(nèi)的凹凸處時，位于前面的從動輪在主動輪的驅(qū)使下，會更好的將履帶移至與管道表面接觸，這樣能保證機(jī)器人在管道內(nèi)可靠的行駛。若 z1增大，鏈條總拉力下降，多邊形效應(yīng)減弱但會增大結(jié)構(gòu)的重量和尺寸，另外，當(dāng)鏈速為 ，齒數(shù) z 17? ,所以選取小鏈輪齒數(shù) 1z=17 。其可傳遞的功率與轉(zhuǎn)速為 P= , n=200r/min ，能滿足傳動功率的要求。柔性擺動機(jī)構(gòu)可自適應(yīng)管徑的變化， 可避免機(jī)器人自身發(fā)生卡住或不可回復(fù)現(xiàn)象。的擺動范圍。當(dāng)旋緊螺母向下移動時，履足間的角度變小。 履帶 驅(qū)動裝置初步設(shè)計： 圖 16 履帶驅(qū)動裝置示意圖 整體機(jī)構(gòu)放置初步設(shè)計 圖 17 為機(jī)械行走機(jī)構(gòu)的側(cè)面圖： 圖 17 行走機(jī)構(gòu)側(cè)面圖 機(jī)械裝置的長度大約在 500530 之間，高度在 450500 之間。 如圖下圖所示， v 為電纜的運(yùn)動方向， f 為電纜與管中積物的滑動摩擦系數(shù)，ρ為單位長度電纜線的重量，電纜長度為 L，在電纜上任取一長度為 dl 的單元段進(jìn)行分析。由此可知，履帶 23 附著力受到下列因素影響： （ 1）履帶材料和結(jié)構(gòu)型式（如平板履 帶等）。通過履帶擺動機(jī)構(gòu)擺動和自適應(yīng)調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使得機(jī) 器人能夠適應(yīng)不同管徑的管道，彌補(bǔ)了履帶不能很好適應(yīng)圓管的缺陷。 2020 年 8 月 15 日