【導(dǎo)讀】環(huán)境中，受到水、油混合物、硫化氫等有害氣體的腐蝕。大安全生產(chǎn)隱患和濟(jì)濟(jì)損失。因此研究工程應(yīng)用中的管道機(jī)器人。具有很高的實(shí)用價(jià)值和學(xué)術(shù)價(jià)值。本文進(jìn)一步介紹了當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的管道機(jī)器人的發(fā)展現(xiàn)。狀并提出了一種新的管內(nèi)行走機(jī)構(gòu)。它利用一個(gè)電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)均。了可以軸向直進(jìn)全驅(qū)動(dòng)的管內(nèi)行走。根據(jù)管道機(jī)器人的設(shè)計(jì)要求選擇電機(jī)，件、齒輪等進(jìn)行了設(shè)計(jì)。該機(jī)器人具有較大的承載能力，可以在。管內(nèi)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)機(jī)理錯(cuò)誤!移動(dòng)機(jī)構(gòu)前進(jìn)時(shí)的受力分析..錯(cuò)誤!的管道內(nèi)行走裝置，提高驅(qū)動(dòng)效率。本次設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于設(shè)計(jì)一個(gè)直徑輪式。驅(qū)動(dòng)裝置，要求此驅(qū)動(dòng)裝置簡(jiǎn)便，拖動(dòng)效率高且適應(yīng)性好。畢業(yè)論文是考核大學(xué)生業(yè)務(wù)成績(jī)的重要依據(jù)之一。題目不得超過25個(gè)漢字。字?jǐn)?shù)為300字左右。小節(jié)及其開始頁碼。標(biāo)題；每章標(biāo)題以三號(hào)黑體居中打??；“章”下空2行為。圖號(hào)按章順序編號(hào)，如圖3-2為第三章第二圖。必須工整、清晰、規(guī)范。其中機(jī)械零件圖按機(jī)械制圖規(guī)格要求；示意圖應(yīng)

　　

【正文】 鈕。選擇 “前視基準(zhǔn)面 ”為繪圖平面，以原點(diǎn)為圓心 繪制一個(gè) φ10mm的圓。 （ 2）單擊 “插入 ” →“ 曲線 ” →“ 螺旋線 /渦狀線 ”，再打開的屬性管理器下，定義方式選擇 “螺距和圈數(shù) ”，參數(shù)中選擇恒定螺距，螺距為 ，圈數(shù)選擇 圈，起始角度為 0176。預(yù)覽無誤后單擊【確認(rèn)】按鈕。 （ 3）單擊【中心線】按鈕，以原點(diǎn)為端點(diǎn)繪制兩條垂直的中心線 和一條角度線 ， 單擊【尺寸 /幾何關(guān)系】工具欄中的【智能尺寸】按鈕，標(biāo)注草圖。其中， 單擊豎直中心線，在屬性中將 “ 豎直 ”約束 去掉。 （ 4）繪制 3D 草圖 1。選擇菜單命令【插入】 → 【 3D 草圖】，系統(tǒng)進(jìn)入 3D 草圖繪制界面。在繪圖區(qū)中 選擇螺旋線和草圖 2 圓弧，單擊【轉(zhuǎn)換實(shí)體引用】工具，將螺旋線和草圖 2 圓弧轉(zhuǎn)化為“ 3D 草圖 1”圖元。單擊【草圖】 → 【樣條曲線】繪制一條連接螺旋線和圓弧的曲線。用【添加幾何關(guān)系】工具分別添加螺旋線和樣條曲線，以及圓弧和樣條曲線的相切約束。高品質(zhì)的文檔來自專業(yè) 單擊【確定】按鈕，退出草圖狀態(tài)。 （ 5）繪制草圖 3,。選擇“上視基準(zhǔn)面”做誒草圖繪制平面。單擊【草圖】 → 【圓】，繪制一個(gè) 1mm 的圓。用【添加幾何關(guān)系】工具將圓心與 3D草圖作“穿透”約束。單擊【確定】按鈕，退出草圖繪制狀態(tài)。 （ 6）掃描實(shí)體。執(zhí)行執(zhí)行菜單命令【插入】 → 【凸臺(tái) /基體】 → 【掃描】，彈出【掃描】對(duì)話框。在“輪廓”一欄中 選擇（ 5）中繪制的圓；在“路徑”一欄中選擇 3D 曲線，單擊“確定”按鈕，完成掃描建模。 （ 7）圓周陣列。單擊【特征】 → 【圓周陣列】圖標(biāo)，彈出“圓周陣列”屬性管理器。在“旋轉(zhuǎn)軸”文本框中單擊，文本框變紅色，在繪圖區(qū)選擇角度尺寸為 90176。選中“等間距”復(fù)選框，設(shè)置陣列數(shù)為 2,。在“要陣列的實(shí)體”文本框中單擊，在繪圖區(qū)選擇掃描實(shí)體。單擊【確定】按鈕，完成圓周陣列。 圖 彈簧的實(shí)體模型 主要部位的連接 驅(qū)動(dòng)輪之間的相互配合 （ 1）啟 動(dòng) SolidWorks，進(jìn)入界面后單擊【新建】圖標(biāo)按鈕。選擇 “裝配圖 ”，單擊【確定】按鈕。 高品質(zhì)的文檔來自專業(yè) （ 2）單擊 “插入零部件 ”圖標(biāo)按鈕 → 單擊 “瀏覽 ”→ 找到 “橡膠輪 ”零件 →單擊 “打開 ”， 移動(dòng)鼠標(biāo)將 “橡膠輪 ”放置到恰當(dāng)?shù)奈恢?。重?fù)上述步驟，依次打開 “鋼輪 ”、 “齒輪連接桿 ”、 “惰輪 ”、 “齒輪連接輪 ”、 “銷 ”。單擊【配合】圖標(biāo)，出現(xiàn)配合屬性管理器，選擇橡膠輪的內(nèi)表曲面與鋼輪的外表曲面作“同軸心 ”配合，預(yù)覽無誤后單擊 “確定 ”圖標(biāo)按鈕。接著將兩個(gè)輪子的側(cè)平面作 “重合 ”配合，預(yù)覽無誤后單擊 “確定 ”圖標(biāo)按鈕。 （ 3）單擊【配合】圖 標(biāo)，出現(xiàn)配合屬性管理器，選擇齒輪連接桿較大的銷子的外表曲面與鋼輪中心孔的曲面作 “同軸心 ”配合，預(yù)覽無誤后單擊“確定 ”圖標(biāo)按鈕。選擇鋼輪側(cè)面最高平面與齒輪連接桿的平面作 “重合 ”配合，預(yù)覽無誤后單擊 “確定 ”圖標(biāo)按鈕， （ 4）重復(fù)步驟（ 3），將惰輪與齒輪連接桿配合在一起。 （ 5）單擊【配合】圖標(biāo)，出現(xiàn)配合屬性管理器，選擇銷子的外表面圓柱體與齒輪連接輪中心孔的內(nèi)表面作 “同軸心 ”配合，預(yù)覽無誤后單擊 “確認(rèn) ”圖標(biāo)按鈕。選擇銷子的外表面圓柱體與齒輪連接桿孔的內(nèi)表面做 “同軸心 ”配合，預(yù)覽無誤后單擊 “確認(rèn) ”圖標(biāo)按鈕。存盤，退 出，完成驅(qū)動(dòng)輪之間的相互配合。 圖 驅(qū)動(dòng)輪之間的相互配合 驅(qū)動(dòng)輪與 蝸輪 之間的連接 （ 1）啟動(dòng) SolidWorks，進(jìn)入界面后單擊【新建】圖標(biāo)按鈕。選擇 “裝配圖 ”，單擊【確定】按鈕。 高品質(zhì)的文檔來自專業(yè) （ 2）單擊 “插入零部件 ”圖標(biāo)按鈕 → 單擊 “瀏覽 ”→ 找到 “驅(qū)動(dòng)輪 ”裝配體→ 單擊 “打開 ”， 移動(dòng)鼠標(biāo)將 “驅(qū)動(dòng)輪 ”放置到恰當(dāng)?shù)奈恢谩Ｖ貜?fù)上述步驟，打開 “蝸輪 ”零件。旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)輪與 蝸輪 盡量平行。 （ 3）單擊【配合】圖標(biāo)，出現(xiàn)配合屬性管理器，選擇齒輪連接輪上的齒輪外表面與 蝸輪 外表面作 “相切 ”配合，預(yù)覽無誤后單擊 “確認(rèn) ”圖標(biāo)按鈕。選擇固定桿的端面與固定板作 “重合 ”處理，預(yù)覽無誤后單擊 “確定 ”圖標(biāo)按鈕。 （ 4）單擊 “視圖 ” →“ 臨時(shí)軸 ”，然后單擊 “插入 ” →“ 零部件陣列 ” →“ 圓周陣列 ”，出現(xiàn)圓周陣列屬性管理器。參數(shù)中，選擇基準(zhǔn)軸為 “基準(zhǔn)軸 電機(jī) ”，旋轉(zhuǎn)角度為 360176。，陣列數(shù)為 3，在 “要陣列的零部件 ”中選擇驅(qū)動(dòng)輪連接機(jī)構(gòu)，預(yù)覽無誤后單擊 “確定 ”按鈕。存盤，退出，完成驅(qū)動(dòng)輪與 蝸輪 的連接。 整體結(jié)構(gòu)的裝配 所有零件繪制完畢后，按照配合要求對(duì)零件進(jìn)行裝配最終裝配完的三維裝配圖如下圖 ： 高品質(zhì)的文檔來自專業(yè) 圖 三維裝配體 高品質(zhì)的文檔來自專業(yè) 5 總結(jié)與展望 總結(jié) 通過對(duì)國(guó)內(nèi)外的微小型管道機(jī)器人的研究現(xiàn)狀進(jìn)行的廣泛調(diào)研，設(shè)計(jì)了針對(duì)石油輸送管道直徑為 φ330mm 的直進(jìn)輪式管道內(nèi)部檢測(cè)機(jī)器人，它可以搭載 CCD 攝像機(jī)、渦流傳感器等裝置對(duì)管道內(nèi)壁的裂紋、小孔、腐蝕等缺陷進(jìn)行檢測(cè)。 本研究 研究的內(nèi)容 主要表現(xiàn)在以下幾方面： （ 1） 目前，直進(jìn)輪式管道機(jī)器人一般適用于固定的管徑，本研究將直進(jìn)輪式管道機(jī)器人應(yīng)用到了 φ330mm的管徑，可適用管徑一定范圍的變化。 （ 2） 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(duì)其機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了分析和介紹。對(duì)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。 （ 3） 該機(jī)器人具有大的承載能力 ,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。 （ 4） 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)。 展望 由于時(shí)間有限，結(jié)合課題完成過程中的體會(huì)，為了對(duì)管道機(jī)器人有更加全面的了解，今后需 要 繼續(xù)開展研究的工作有： （ 1）由于機(jī)器人采用有纜方式，為了保證電纜收發(fā)與機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)同步，需對(duì)機(jī)器人電纜的收發(fā)裝 置展開研究； 高品質(zhì)的文檔來自專業(yè) （ 2）對(duì)機(jī)器人進(jìn)行剛?cè)崧?lián)合仿真有助于仿真結(jié)果更準(zhǔn)確，更接近實(shí)際； （ 3）加工、裝配、測(cè)試樣機(jī)，進(jìn)一步驗(yàn)證設(shè)計(jì)的可行性； （ 4）螺旋機(jī)構(gòu)在岔管的通過性問題研究； （ 5）更加靈活、可靠的行走機(jī)構(gòu)； （ 6）機(jī)器人的可靠性研究。 高品質(zhì)的文檔來自專業(yè) 參考文獻(xiàn) [1]謝文彬 ,楊建國(guó) ,李蓓智 ,宋立博 .管道檢測(cè)機(jī)器人的研制 .機(jī)械工程師 ,2021,14~16 [2]田海晏 ,薛龍 ,孫章軍 .直進(jìn)輪式微型管道機(jī)器人的行走系統(tǒng)設(shè)計(jì) .北京石油化工學(xué)院學(xué)報(bào) ,2021,14(2):33~36 [3]唐德威 ,梁濤 ,姜生元 ,鄧宗全 ,于偉真 .機(jī)械 自適應(yīng)管道機(jī)器人的機(jī)構(gòu)原理與仿真分析 .機(jī)器人 ,2021,30(1):29~33 [4]鄧宗全 .管內(nèi)作業(yè)機(jī)器人的發(fā)展與展望 .機(jī)器人 ,1986,(6):471~478 [5]鄧宗全 ,王杰 ,劉福利 ,李笑 ,陳明 .直進(jìn)輪式全驅(qū)動(dòng)管內(nèi)行走機(jī)構(gòu)的研究 .機(jī)器人 ,1995,17(2):121~122 [6]楊占平 ,李笑 ,鄧宗全 .管道機(jī)器人機(jī)構(gòu)綜述 .中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化分會(huì)論文集 ,1993,144~147 [7] Kawaguchi Y,Yoshida I,etc .Internal pipe inspection robot[A] .Proceedings of the 1995 IEEE International Conference on oboticsamp。Automation[C],1995,85786 [8] Scholl KU,KepplinV, articulated service robot for autonomous sewer inspectionTasks[A].Proceedingsofthe 1999 IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems[C] .~1080 [9]甘小明 ,徐濱士等 .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 ,2021 (6):5210 [10]馬榮朝 ,秦 嵐 ,潘英俊 .微小管道機(jī)器人移動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)學(xué)與動(dòng)力學(xué)特性 [J].重慶大學(xué)學(xué)報(bào) ,2021,25 (7):26229 [11]馬榮朝 ,潘英俊 ,秦嵐 .小口徑管道用機(jī)器人行星齒輪式行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) [J].農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào) ,2021,24 (3):109111。 高品質(zhì)的文檔來自專業(yè) 致謝 本人的本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文一直是在 指導(dǎo)老 師王鳳芹老師 的悉心指導(dǎo)下進(jìn)行的。從畢業(yè)設(shè)計(jì)選題到設(shè)計(jì)完成， 王 老師給予了我耐心指導(dǎo)與細(xì)心關(guān)懷，有了 王 老師耐心指導(dǎo)與細(xì)心關(guān)懷我才不會(huì)在設(shè)計(jì)的過程中迷失方向，失去前進(jìn)動(dòng)力。 王 老師有嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和精益求精的工作作風(fēng)，這些都是我所需要學(xué)習(xí)的，感謝 王 老師給予了我這樣一個(gè)學(xué)習(xí)機(jī)會(huì)，謝謝！ 王老師 治學(xué)態(tài)度嚴(yán)謹(jǐn)，學(xué)識(shí)淵博，為人和藹可親。并且在整個(gè)畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中， 王老師 不斷對(duì)我得到的結(jié)論進(jìn)行總結(jié)，并提出新的問題，使得我的畢業(yè)設(shè)計(jì)課題能夠深入地進(jìn)行下去，也使我接觸到了許多理論和實(shí)際上的新問題，使我做了許多有益的 思考。在此表示誠(chéng)摯的感謝和由衷的敬意。 另外，如果沒有專業(yè)課老師的認(rèn)真授課，我的畢業(yè)設(shè)計(jì)也不可能順利完成，因此對(duì)四年來教授我知識(shí)的各位老師也再次表示衷心感謝。 在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中 ， 學(xué)校、學(xué)院的領(lǐng)導(dǎo)也給予了我們很大的關(guān)心和幫助，給我們提供了很好的設(shè)計(jì)環(huán)境，并及時(shí)的給予了我們相關(guān)指導(dǎo)，再次也表示由衷感謝。 最后感謝在畢業(yè)設(shè)計(jì)過程中給過我?guī)椭耐M的和其他的同學(xué)，在他們身上也學(xué)到了不少東西，并得到了他們的支持和鼓勵(lì)，希望他們?cè)诮窈蟮墓ぷ?、學(xué)習(xí)過程中不斷進(jìn)步。 邵曉萌 高品質(zhì)的文檔來自專業(yè) 附錄 摘自《內(nèi) 管道直徑自適應(yīng)機(jī)制 及牽引力的自動(dòng)調(diào)整》 內(nèi)管直徑自適應(yīng)機(jī)制 內(nèi) 管道直徑自適應(yīng)機(jī)制是執(zhí)行機(jī)構(gòu)以主動(dòng) 調(diào)整和適應(yīng)管徑的變化為 牽引力。除了對(duì)稱 ， 這三組平行四邊形輪式腿組成的間隔 為 圓周 120176。 以保證運(yùn)動(dòng)平穩(wěn) 。每個(gè)平行四邊形輪式腿前面有一個(gè)主動(dòng)輪 且后面有 一個(gè)后輪驅(qū)動(dòng)車輪。管道直徑 自 適應(yīng)機(jī)制的動(dòng)力是一個(gè) 可以進(jìn)行方便控制的 步 進(jìn) 電機(jī)。這 就 是所謂的調(diào)整電機(jī)馬達(dá)。 在驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制下 ，調(diào)整馬達(dá) 進(jìn)行 驅(qū)動(dòng) 并使 滾珠絲杠副 進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，通過旋轉(zhuǎn) ，可以推動(dòng)三個(gè)平行四邊形 的 輪式腿 并使驅(qū)動(dòng)輪 緊密地 接觸 在 管道內(nèi)壁，或調(diào)整 驅(qū)動(dòng) 輪子和管壁之間的壓力。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使得它可以實(shí)現(xiàn) 將管道直徑的適應(yīng)性與輪子的牽引力一起來調(diào)整 ， 因此這種結(jié)構(gòu)的管道直徑 自適應(yīng)機(jī)制能夠?qū)崿F(xiàn)在較大范圍內(nèi)調(diào)整。滾珠絲杠的螺母 、 壓力傳感器和軸向滑動(dòng) 套管 是由螺栓連接在一起 的 。壓力傳感器可 以測(cè)量 所有的驅(qū)動(dòng)車輪和管壁 的 間接壓力的總和， 他提供了一個(gè)足夠的壓力和穩(wěn)定的驅(qū)動(dòng)力以保證推動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪在管道內(nèi)壁行走， 這是十分有用的， 在另一方面， 他也是一種 可以提供過載保護(hù) 以 防止超載的機(jī)制。 自適應(yīng)機(jī)制的機(jī)械模型 為了 執(zhí)行機(jī)構(gòu) 能 夠 適應(yīng)不同直徑的管道， 某些彎道 ，和一些特殊 形狀的 路段，檢查機(jī)器人需要 能夠及時(shí)的改變其外徑尺寸 。為了 保證能夠及時(shí)的進(jìn)行改變 ， 調(diào)整電機(jī)驅(qū)動(dòng) 滾珠絲杠 進(jìn)行 旋轉(zhuǎn) 同時(shí)產(chǎn)生輸出扭矩 T， 并且產(chǎn)生一個(gè) 推力 F，這個(gè)推力 F 可以驅(qū)動(dòng)平行連鎖 四邊形 ABCD 進(jìn)行轉(zhuǎn)換，通過他的改變來 改變機(jī)器人 的 徑向尺寸， 同時(shí) 另外兩個(gè)平行四邊形輪式 腿結(jié)構(gòu)也 同步執(zhí)行相同的動(dòng)作。在這個(gè)過程的開始 階段 ， 例如圖 3， 因?yàn)闄C(jī)器人的中軸線 并不與管道的中軸 線相重疊，需要 額外的扭矩 來 克服 由于 橫向摩擦 所 造成 的對(duì) 管壁之間的支持 力 和車輪表面引力 所產(chǎn)生的 反 向力 。這可高品質(zhì)的文檔來自專業(yè) 能會(huì)導(dǎo)致調(diào)整 電機(jī) 的超載 。 因此，我們需要分析這一 過 程，并 且 建立其力學(xué)模型以指導(dǎo)設(shè)計(jì)。由于機(jī)器人的結(jié)構(gòu)是對(duì)稱的， 我們可以假設(shè)它的中心在它的中軸線上，并且假設(shè)符號(hào)為 G。 用 符號(hào) C 可以 表示該機(jī)器人 的 角旋轉(zhuǎn)輪 ，它可以 反映 該機(jī)器人以何種姿態(tài)存在于管道中 的， N1 和 N2 是 中軸線，分別表示了 由于 機(jī)器人 的 重力 而在另兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪上產(chǎn)生的 支持力， θ表示軸線 OZ與驅(qū)動(dòng)輪在管壁的支撐點(diǎn)到管子中心的連線的夾角， s 表示夾角 θ 所對(duì)應(yīng)的弧長(zhǎng) ， z 是 重心 G 在軸 OZ 上的坐標(biāo) ， f 是 指驅(qū)動(dòng)輪與橫向管壁 之間的 摩擦系數(shù)。 圖 3 受力圖 牽引力的調(diào)整機(jī)制 當(dāng)石 油氣管道檢測(cè)機(jī)器人 運(yùn)行在 天然氣管道內(nèi) 來 完成檢查，維護(hù)和修理 等 任務(wù) 時(shí)，它 必須要獲得足夠的牽引力 來拉動(dòng)系繩 電纜和其他設(shè)備。 當(dāng)輪式機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)馬達(dá)可以產(chǎn)生足夠的驅(qū)動(dòng)力時(shí)，它的牽引力取決于粘附力，而粘附力又取