【正文】 感謝所有幫助過我的老師、同學和朋友。籍此論文完成之際，謹向?qū)熤乱宰畛绺叩木匆夂妥钪孕牡母兄x。 Climbing Robots in Nuclear Facilities. Nuclear Engineer,2020,42(1): 48 [6]蔣新松 .未來機器人技術(shù)發(fā)展方向的探討機器人 [J].機器人 ,1996,18(5)： 285291 [7]龔振邦 .從國際大環(huán)境出發(fā)在我國機器人技術(shù)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展戰(zhàn)略上的若干思考 [J].機器人 ,1999,21(6)： 473478 [8]常玉連，邵守君，高勝 .石油工業(yè)中管道機器人技術(shù)的發(fā)展與應用前景 [J].石油機械，2020,34(9)： 122126 [9]甘小明，徐濱士，董世運，張旭明 .管道機器人的發(fā)展現(xiàn)狀 [J]，機器人技術(shù)與應用，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 .六獨立輪驅(qū)動式管內(nèi)機器人的研制 [J].高技術(shù)通訊，2020,14(9)： 5458 [16]汪 勁松 ,白紹平 ,張伯鵬 .微小型移動機器人移動方式的研究 [J].機器人 . 1993,15(2)： 5558 [17] 張云偉等 .煤氣管道機器人管徑適應調(diào)整機構(gòu)分析 [J].上海交通大學學報 .2020,39(6)： 950959 [18 2 [19]史美功，俞學廉編 .工業(yè)機器人 [M].上海：上?？茖W技術(shù)出版社， [20]劉行川 .簡明電工手冊 [M].福建：福建科學技術(shù)出版社 ,1997 [21]許洪基 .現(xiàn)代機械傳動手冊 [M].北京：機械工業(yè)出版社 ,1995 [22]賀建飚、廖迪洪、張彭 .履帶式機器人行動規(guī)劃技術(shù)的研究 [J].機器人 .1996， 16 (6)：329335 3 謝 辭 本論文是在 老師 的親切關(guān)懷和悉心指導下完成的，導師一方面在學習嚴格要求，另一方面則在生活上給予了真切關(guān)懷。 但本設計由于時間上的限制，沒有做到設計周密全面，還有很多工作需要繼續(xù)完成如管道機器人的具體尺寸上，和相關(guān)部件的受力分析等等。 （ 2）履帶外牽引力 ZKaF 履帶外牽引力只包括克服外行駛阻力 waF 所必需的力，再由（ 59）式可得： Z K a w a R G ZF F g F F?? ? ? （ 511） 1 6 總結(jié) 管道機器人具有較大的附著力，較強的越障能力，在各種管道的通過性較好。 （ 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 是履帶的預張緊力， ZTF 是主動輪上的牽引力。 （ 4）行駛速度和打滑程度。 （ 2）地面種類，地面濕度。 摩擦分力包括履帶和地面間的摩擦，剪切分力包含地面剪切強度。因此，履帶必須有反作用面積和附著力。如圖 20所示 圖 20 履帶主動輪上的受力圖 主動輪功率： T e T Z T TP P g F gv??? （ 56） 主動輪上牽引力： ZT wa wiF F F?? （ 57） 推進力： Z wa R GF F gF??? （ 58） 只在具有足夠大的履帶附著系數(shù) R? 時，推進力才能傳向行駛地面。 圖 19 管內(nèi)電纜受力分析圖 該 單元段的平衡方程式如下： F dNf F dF? ? ? （ 51） dN dl?? （ 52） 以上兩式推出： f dl dF? ? （ 53） 對其兩邊進行積分： 210LFFf dl dF? ??? （ 54） 22 21F F f L??? （ 55） 上式即為管道機器人拖纜力計算公式 管道機器人地面力分析 假設電機功率為 P e ，考慮到傳動裝置效率 η T ，履帶主動輪的占有功率 PT ， 以主動輪上牽引力 FZT 和圓周線速度 vT形式表現(xiàn)。 作上述假設后，本設計重點研究機器人在水平直管道中的拖纜力計算。在推導過程中作以下假設 : (1) 電纜在管道內(nèi)作等勻速運動，沒有爬行現(xiàn)象。此外，若機 器人提供的拖纜力不夠拖動電纜，在行進過程中就會發(fā)生爬行現(xiàn)象。 圖 18 為機械行走機構(gòu)后視圖： 20 圖 18 行走機構(gòu)后視圖 機械裝置的寬度大約在 400410 之間。 圖 14 自適應調(diào)節(jié)機構(gòu)局部圖 18 圖 15 自適應調(diào)節(jié)機構(gòu)整體視圖 19 4 管道機器人機械裝置整體性設計 由于設計時間有限，所以裝置的具體構(gòu)造尺寸暫時沒有設計，只將關(guān)鍵的部件標出。推桿的一端鉸接在滑塊上。該機構(gòu)單元由旋緊螺母、彈簧、滑塊組成。通過這種螺母的上下的移動調(diào)節(jié)履帶的夾角，改變履帶與管道的接觸狀態(tài)，從而解決管道之間的點、線接觸不良的狀況。如下圖 圖 12 擺動機構(gòu)旋緊螺母在上端時 當旋緊螺母向上移動時，履足之間的夾角變大 。考慮到本設計的剛度要求，故采用剛性調(diào)節(jié)機構(gòu)；考慮上個設計的調(diào)節(jié)麻煩，制造困難的實際情況，故將調(diào)節(jié)機構(gòu)的設計優(yōu)化。斜角的槽。同時，改變中間擺動機構(gòu)的寬度即可改變機器人在管道徑向方向的尺寸，適應更大范圍的管徑。該設計通過兩個端部帶有螺紋的連接軸連接 中間擺動機構(gòu)與履帶體，可實現(xiàn) 30176。缺點是不能夠提供機構(gòu)足夠的剛度，而且施加在履帶上的壓力也有限，導致不能提供足夠的 拖纜力 。在兩個履帶之間加上彈簧，當管道不平整時，履帶的每一端都可自動調(diào)節(jié)。但其缺點也是不易確定柔性系統(tǒng)剛度，在管道運行中不能提供足夠的拖動力，很難滿足拖動力要求，故選用剛性擺動機構(gòu)。 擺動機構(gòu)通常分為兩種，即柔性擺動機構(gòu)和剛性擺動機構(gòu)。 [21]最小中心距 mina 受小輪上包角不小于 120176。并且，由于中心距小，鏈條在小鏈輪上的包角變小，在包角范圍內(nèi)，每個輪齒所受的載荷增大，且易出現(xiàn)跳齒和脫鏈的現(xiàn)象；但中心距太大，會引起從動邊垂度過大，傳動時造成松邊頗動，使傳動不平穩(wěn)。滾子鏈的數(shù)據(jù)見表 1： 表 1 滾子鏈數(shù)據(jù)表 鏈號 鏈節(jié)距 滾子外徑 內(nèi)鏈節(jié)內(nèi)寬 銷軸直徑 內(nèi)鏈板高度 極限拉伸載荷 04B p d1 b1 d2 h2 Qmin(KN) 計算功率 Pc 計算功率 Pc 是根據(jù)傳遞的功率 P1 并考慮到載荷性質(zhì)和原動機種類而確定的，即Pc=KA*P ，其中 P 傳遞功率； P= KA 為工作情況系數(shù)，取 KA=1 。[21] 根據(jù)功率及轉(zhuǎn)速，選取 04B 系列的單排鏈。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也要增大， 振動、沖擊、噪聲也越嚴重。故取 z=25 。 大鏈輪齒數(shù) z2： 1212 21nzi ?? 2z= 在選取鏈輪齒數(shù)時，應用時考慮到均勻磨損的問題。 小鏈輪齒數(shù) 1 min 9zz??。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。 由此可知，當機器人運動時，其阻力就是機器人的滾動摩擦力。分析履帶式行走的機構(gòu)原理圖：如圖 9