管內(nèi)步伐式行走機(jī)器人畢業(yè)設(shè)計(jì)-展示頁
2025-06-16 10:51本頁面
【正文】 方向滑動(dòng)改變了腿的姿勢(shì)。 牽引機(jī)構(gòu) (見圖 2) 由電機(jī) ( 1)、 螺桿 (2)、螺母 (5)撥銷 (4)、撥桿 (7)和支承桿 (9)組成。當(dāng)機(jī)器人行走過程中支承輪遇到障礙時(shí)彈簧被壓縮通過障礙。安裝 ,支承輪通過支承柱 (19)、彈簧 (20)分別與支架 (3)和筒體 (10)固連。三套腳靴伸出踩在管壁上時(shí) ,使機(jī)器人處在管道的中心線上。腳靴三套在圓周上間隔 120176。其機(jī)構(gòu)及傳動(dòng)由電機(jī) (16)、小齒輪 (15)、齒圈及平面螺紋 (14)、滑桿 (13)、腳靴 (12)組成。下面分別介紹 3 種機(jī)構(gòu)，下圖為管內(nèi)步伐式機(jī)器人的機(jī)構(gòu)簡圖。 (圖 到 c) D、第二前進(jìn)步 :前后單元的腿同時(shí)外擺到最大角度 ,在擺腿過程中 ,后腳踩住管壁不動(dòng) ,連桿機(jī)構(gòu)拖動(dòng)身軀和前單元向前移動(dòng)了第二步 .(圖 到 d) 管內(nèi)步伐行走機(jī)器人設(shè)計(jì) 6 E、第二次交換支撐腳 :后腳縮回抬起 ,前腳伸出踩住管壁 , 同時(shí)前后腿外擺到最大角度恢復(fù)到初始位置 ,機(jī)器人沒有前后運(yùn)動(dòng)。所以這種機(jī)器人是可以雙向運(yùn)動(dòng)的自動(dòng)轉(zhuǎn)彎步伐式管內(nèi)機(jī)器人。機(jī)器人由鏡面對(duì)稱的兩個(gè)單元組成 , 二單元中間由萬向節(jié)鉸鏈連接 ,可以自動(dòng)適應(yīng)管道彎度轉(zhuǎn)向， 當(dāng)管道有彎道時(shí) ,后腳踩住管壁向前推進(jìn) ,機(jī)器人的前腿機(jī)構(gòu)自動(dòng)隨管道彎度轉(zhuǎn)向不需要專門控制。 行走機(jī)器人的用途及工作原理 管內(nèi)步伐式行走機(jī)器人的用途 近年來煤氣回收萘不徹底，造成主管道內(nèi)結(jié)萘，管內(nèi)結(jié)萘堵塞管內(nèi)大部分面積，嚴(yán)重影響煤氣輸送，以清除管內(nèi)萘為目標(biāo) ,研制管內(nèi)步伐機(jī)器人，該機(jī)器人可以完成自動(dòng)清除結(jié)在煤氣管道內(nèi)壁的萘，可實(shí)現(xiàn)在管道內(nèi)雙向行走、自動(dòng)隨管道彎度轉(zhuǎn)向 ，可在重載條件下使用。 模塊化設(shè)計(jì)的核心思想是將產(chǎn)品進(jìn)行模塊劃分后，通過對(duì)某些模塊進(jìn)行重新設(shè)計(jì)或變異設(shè)計(jì)得到新的產(chǎn)品。 管內(nèi)步伐機(jī)器人的模塊化設(shè)計(jì) 模塊的設(shè)計(jì)問題是模塊化設(shè)計(jì)的核心問題，因此合理的劃分模塊并構(gòu)造模塊的結(jié)構(gòu)是模塊化設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。因此，模塊合理劃分與否將直接影響產(chǎn)品的性能、外觀以及模塊通用化的程度和成本。由此可 見模塊化應(yīng)具有四個(gè)基本含義： ① 必須具有一定數(shù)量的模塊； ② 應(yīng)用系統(tǒng)組合原理； ③ 最終要獲得能基本滿足各種不同功能的需要； ④ 模塊化的可分性。而模塊化設(shè)計(jì)思想?yún)s由來已久，其基本思想是以產(chǎn)品（系統(tǒng)）的總功能為對(duì)象，以功能分析為基礎(chǔ)，將整個(gè)產(chǎn)品分解為若干特定的模塊，然后通過模塊的不同組合，可以得到不同產(chǎn)品、不同功能的產(chǎn)品，以滿足市場(chǎng)的各種需求。設(shè)計(jì)指標(biāo)為：行走速度 1km/h，探測(cè)長度 1km/次，使用管徑Ф140mm180mm。 圖 哈爾濱工業(yè)大學(xué)Φ 660 管道機(jī)器人 哈 爾濱工業(yè)大學(xué)于 1998 年研制的水泥砂漿襯里噴涂補(bǔ)口作業(yè)機(jī)器人樣機(jī)（如下圖）， 該 機(jī)器人采用輪履復(fù)合式行走方式 ， 解決了穿越管內(nèi)凹型障礙的技術(shù)難題 ， 針對(duì) 水 泥砂漿的流變學(xué)特性 ， 所設(shè)計(jì)的螺旋送料裝置及離心噴涂裝置解決了水泥砂漿 的 補(bǔ)口難題。該機(jī)器人采用輪式行走機(jī)構(gòu)，雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)， PWM 直流脈寬調(diào)速，由工控機(jī)和 MCS552 單片機(jī)共同控制，可自動(dòng)進(jìn)行圖像識(shí)別，在管內(nèi)移動(dòng)距離 300m，在技術(shù)上解決了收放線的控制問題和長距離強(qiáng)弱信號(hào)混傳干擾問題。 我國管道機(jī)器人的發(fā)展、 哈爾濱工業(yè)大學(xué)鄧宗全教授自 1987 年以來開展管內(nèi)機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)，在國家自然科學(xué)基金的資助下，較全面的研究了不同類型的管道機(jī)器人行走機(jī)構(gòu)模型，取得了很多的成果。 1988 年法國的埃斯皮奧將機(jī)器人 學(xué)定義為：機(jī)器人學(xué)是指設(shè)計(jì)能根據(jù)傳感管內(nèi)步伐行走機(jī)器人設(shè)計(jì) 2 器信息實(shí)現(xiàn)預(yù)先規(guī)劃好的作業(yè)系統(tǒng)，并以此系統(tǒng)的使用方法作為研究對(duì)象。工具或?qū)ｉT的設(shè)備。它設(shè)計(jì)的學(xué)科有材料科學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、微電子技術(shù)、通訊技術(shù)、人工智能、數(shù)學(xué)方法、仿生學(xué)等等很多學(xué)科，所以機(jī)器人的定義也是多種多樣的，其原因是它具有一定的模糊性?？茖W(xué)技術(shù)是第一生產(chǎn)力，在各國之間綜合國力的競(jìng)爭，很大程度上取決于高技術(shù)之間的競(jìng)爭，作為機(jī)電一體化的最高成就 —— 機(jī)器人技術(shù)作為高技術(shù)的一個(gè)重要分支，普遍受到了各國的重視，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和現(xiàn)代設(shè)計(jì)制造水平的不斷提高，極大的推進(jìn)了機(jī)器人的發(fā)展，現(xiàn)代機(jī)器人已經(jīng)成為了一個(gè)龐大的家族。畢業(yè)設(shè)計(jì) 1 1 管道機(jī)器人的發(fā)展 課題的背景及來源 本課題來源于實(shí)際運(yùn)輸煤氣作業(yè)中所遇到的困難，許多城市煤氣回收萘不徹底，造成在主管道內(nèi)結(jié)萘，管內(nèi)萘堵塞管內(nèi)面積超過 50%以上，嚴(yán)重影響煤氣的運(yùn)輸，以清除管內(nèi)結(jié)萘為目標(biāo)，著手研制此管內(nèi)步伐式機(jī)器人。 管內(nèi)機(jī)器人發(fā)展綜述 機(jī)器人是人類新世紀(jì)的偉大發(fā)明之一，是傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)學(xué)與近代電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息科學(xué)和傳感技術(shù)等多學(xué)科綜合性高科技產(chǎn)物，它是一種仿人操作、高速運(yùn)行、重復(fù)操作和精度較高的自動(dòng)化設(shè)備，機(jī)器人技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，不但使傳統(tǒng) 的工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究發(fā)生根本性的變化，而且將對(duì)人類的社會(huì)生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。 機(jī)器人的定義 機(jī)器人技術(shù)是一種面向未來的現(xiàn)代化技術(shù)，機(jī)器人技術(shù)與網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、基因技術(shù)、通信技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)等一樣，屬于高新技術(shù)。目前有幾個(gè)國際公認(rèn)的定義： 1979 年美國機(jī)器人協(xié)會(huì)將機(jī)器人定義為：“可重復(fù)編程的多功能操縱器，設(shè)計(jì)成通過不同的編程動(dòng)作為執(zhí)行多種任務(wù)移動(dòng)原料、部件?！? 1984 年 12 月國際標(biāo)準(zhǔn)化組織中的工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)委員會(huì)所屬工業(yè)用機(jī)器人分會(huì)作出的定義：機(jī)器人是一種自動(dòng)控制下通過變成可完成某些操作或移動(dòng)作業(yè)的機(jī)器。 我國科學(xué)家對(duì)機(jī)器人的定義是：“機(jī)器人是一種自動(dòng)化的機(jī)器，所不同的是這種機(jī)器人具備一些與人或生物相似的智能能力，如感知能力、規(guī)劃能力、動(dòng)作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動(dòng)化機(jī)器”。在 1995 年哈工大 與大慶油建公司合作研制成功的Φ 660野外大孔徑管線對(duì)接焊縫工業(yè) X 射線檢測(cè)系統(tǒng)，于 1996 年通過黑龍江科委主持的鑒定，在陜京管線上進(jìn)行了工業(yè)應(yīng)用，獲得成功。該項(xiàng)目以達(dá)到國際先進(jìn)水平。 畢業(yè)設(shè)計(jì) 3 圖 清華大學(xué)于 2021 年研制出了一種輪式管道檢測(cè)機(jī)器人 PipesbotI，如下圖所示，該機(jī)器人采用全驅(qū)動(dòng)直進(jìn)式結(jié)構(gòu)，由三個(gè)直流電機(jī)通過蝸輪蝸桿副，帶動(dòng)三個(gè)徑向均布的驅(qū)動(dòng)輪，通過一個(gè)剪形彈簧壓緊機(jī)構(gòu)使驅(qū)動(dòng)
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