【正文】 =*105 g=150Kg； G=mg=180*= 管道機(jī)器人在裝滿的情況下，受力 圖 其中預(yù)取： F1=400N ∴ 2*cos60176。1/2*2*280*210 =2*109 mm178。 s=360θ2 π R178。R=d/2=700/2=350mm； a=Rh=35070=280。 設(shè)計的管道清潔機(jī)器人包括以下五部分： （一） 行走裝置（為整個行走提供動力）； （二） 撐開桿組（適應(yīng)管徑的變化）； （三） 操作臂裝置（操作臂包括吸塵器的操作部分和傾倒垃圾部分）； 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 14 （四） 信號采集裝置（為控制提供信號和圖像）； （五） 控制裝置（控制管道清潔機(jī)器人行走和動作）。 1—— 基座 2—— 放大桿組 3—— 撐開桿 4—— 絲杠 5—— 絲杠螺母 6—— 行走機(jī)構(gòu) 當(dāng)絲杠 4 旋轉(zhuǎn)時，絲杠螺母 5 在絲杠上左右移動，從而拉動撐開桿 3，蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 13 撐開桿 3 鉸接在放大桿組 2 上，從而改變其傾角來適應(yīng)管徑的變化。 （ 3）撐開機(jī)構(gòu)的設(shè)計 由于管徑的變化，需要撐開機(jī)構(gòu) 來適應(yīng)管徑的變化。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(nèi)部，設(shè)計箱體的容積比較大，最后，移動到垃圾開口蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)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。這種方案簡單，可靠；但是由于管道 直徑的限制，其鏟斗的容積比較小，同時垃圾開口每隔 50m 才有一個開口，其大部分時間都在行走上，所以機(jī)器人的工作效率很低。 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 11 （ 2） 操作機(jī)構(gòu)的設(shè)計 根據(jù)管道機(jī)器人的操作對象是一些堆積的灰塵，并且灰塵在管道底部堆 放的同時成疏松狀，所以操作機(jī)構(gòu)有以下兩種方案： ① 借鑒挖掘機(jī)的工作原理。由于管道存在不同的彎管，這樣要求機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)有一定的拐彎能力和越障礙能力。根據(jù)設(shè)計參數(shù)和技術(shù)要求，所要言 之的管道機(jī)器人必須要有高可靠性，高效率。 （六）螺旋移動式的優(yōu)點(diǎn)是有一定的越障礙能力，可適應(yīng)不同管徑的變 化，可在直管道中行走。 （五）蠕動移動式的優(yōu)點(diǎn)是適應(yīng)微小管徑，越障礙能力強(qiáng)。 （四）足腿移動式的優(yōu)點(diǎn)是對粗糙路面適應(yīng)性能較好，越障礙能力極強(qiáng)，可適應(yīng)不同管徑的變化。 （三）履帶移動式的 優(yōu)點(diǎn)是著地面積大，易產(chǎn)生較大的附著力，對路面的適應(yīng)性強(qiáng)，牽引性能好，越障礙能力強(qiáng)。 （二）滾輪移動式優(yōu)點(diǎn)是移動速度快，轉(zhuǎn)彎容易，結(jié)構(gòu)簡單，易小型化， 采用多輪方式時牽引力隨輪數(shù)增加。傾斜， 3 倍管道直徑彎曲三種形式； 50m 有一可自動打開的清潔，供機(jī)器人傾倒垃圾； （ 2）管道機(jī)器人的技術(shù)要求 、靈活、拆卸方便； ，每小時清潔能力應(yīng)在 40m 左右； ，其結(jié)構(gòu)可適應(yīng)不同管徑的變化情況； ，控制方便靈活； 總體結(jié)構(gòu)的設(shè)計和比較 （ 1）行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計 根據(jù)國內(nèi)外的管道機(jī)器人的移動方式大致可分為六種： （一） 活塞移動方式（二）滾輪移動方式（三）履帶移動方式 （四）足腳移動方式（五）蠕動移動方式（六）螺旋移動方式 （一） 活塞移動式依靠其首尾兩端 管內(nèi)流體形成的壓差為驅(qū)動力，隨著 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 10 管內(nèi)流體的 流體的流動向前運(yùn)動，其原理類似于活塞在汽缸內(nèi)的運(yùn)動，即把管道看做汽缸，把具有一定彈性和硬度的 PIG 看做活塞。 蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 9第二章 總體方案的制定及比較 管道機(jī)器人設(shè)計參數(shù)和技術(shù)指標(biāo) （ 1）管道機(jī)器人的工作環(huán)境 ，管道為圓管，管道直徑為 φ 600φ700mm，管道底部每周可形成厚約 100mm 的煙灰堆積層； 179。具體說，傳感型智能機(jī)器人發(fā)展較快，新型智能技術(shù)（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(luò)和專家系統(tǒng)等）在機(jī)器人得到開發(fā)與應(yīng)用，采用模塊化設(shè)計技術(shù) ，進(jìn)一步推動機(jī)器人工程，注意開發(fā)微型和小新機(jī)器人，重視研制行走機(jī)器人，研制應(yīng)用于非結(jié)構(gòu)環(huán)境下工作的非制造業(yè)機(jī)器人和服務(wù)機(jī)器人，開發(fā)敏捷制造系統(tǒng)，軍用機(jī)器人將用于裝配部隊等。KUNTZE 等采用四 輪獨(dú)立屈服驅(qū)動方案研制成管道檢測機(jī)器人系統(tǒng) KARO，該機(jī)器人系統(tǒng)只能實(shí)現(xiàn)對 500mm管徑的地下輸水管道的檢測，一次檢測距離為 400m，系統(tǒng)采用托纜控制式。但這種剛性支承的雙履帶式管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)的兩履帶夾角在行走過程中是無法改變的，因此不適合管徑變化的作業(yè)場合。加拿大INUKTUN 公司的雙履帶式管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，履帶采用剛性支承結(jié)構(gòu)，兩履帶的夾角可以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)不同的作業(yè)管徑。德國學(xué)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(guān)節(jié)蠕蟲式管道機(jī)器人系統(tǒng) —— MAKRO。（ 5）該管道機(jī)器人可以探測煤氣管道內(nèi)部是否水滲透、碎片堆積；可以確定內(nèi)部缺陷的確切位置并且定位相應(yīng)的作業(yè)裝 置；采用視頻圖像的形式準(zhǔn)確反映管道內(nèi)部的狀況條件。的彎管接頭和垂直管道。管道機(jī)器人的色彩攝像 頭采用嵌入式“魚眼”鏡頭，結(jié)構(gòu)非常緊湊。 該管道機(jī)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(fù)充電，是管道機(jī)器人具有良好的自推能力。美國 INUKTUN 公司系列管道檢測機(jī)器人 VERSATRAX 是國外現(xiàn)有的已成型管道機(jī)器人。該管道機(jī)器人系統(tǒng)通過 CCD 攝像頭實(shí)現(xiàn)信息的采集，整個系統(tǒng)采用托攬控制式，檢測距離超過 100CM。 日本機(jī)器人的的發(fā)展經(jīng)過了 60 年代的搖籃期， 70 年代的實(shí)用期，到 80年代進(jìn)入普及及提高期，開始在各個領(lǐng)域內(nèi)廣泛推廣使用機(jī)器人。當(dāng)后電磁線圈斷電時，后部突然放松，由此產(chǎn)生的推力將機(jī)器人前部（前驅(qū)動器）向前推進(jìn)一段距離；反向運(yùn)動依次類推。機(jī)器人由前后兩個電磁線圈和前后兩個驅(qū)動器組成 。這種行走機(jī)構(gòu)以電動縮微位移器做驅(qū)動器，以電磁鐵機(jī)構(gòu)作為可吸附于行走表面的保持器。它是通過給管道加一系列的時序脈沖進(jìn)行控制，依次使各單元動作，達(dá)到蠕動爬行的運(yùn)動。微小管道機(jī)器人由四個電磁驅(qū)動單元組成。其主要機(jī)構(gòu)由撐腳機(jī)構(gòu)、三個氣缸蘭州理工大學(xué) 畢業(yè)設(shè)計（論文） 5（前氣缸、中氣缸、后氣缸）、軟軸、彈簧片、法蘭盤組成。該系統(tǒng)由六大部分組成 （ 1）移動載體（ 2）視覺定位 （ 3）收發(fā)線裝置（ 4） X 射線機(jī) （ 5）檢測控制，系統(tǒng)控制（ 6