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管道爬行器的研究与设计摘要调整采用吊篮方式，自适应采用伸缩臂和“伞”型张合结构。

方案三姿态调整采用新式榫卯吊篮方式，自适应采用伸缩臂和“伞”型合构。

方案的设计与分析综合设计方案如图.本方案基本有部分组成，机身机腿驱动轮。

图方案的三维效果图.机身的设计可装载各种探测设备等，如图。

图机身.机腿的设计由部分组成，其三维图与爆炸图如图。

机腿可分为个单元伸缩单元变长单元关节单元。

通过螺纹连接。

其爆炸图如图。

三维转配图如图。

图机腿的爆炸图伸缩单元部分组成的伸缩单元依靠弹簧的弹性变形以适应小范围内的管道直径变化和越障。

其三维图如图。

变长单元为变长杆，可以人为的更换增长或缩短以适应管道直径的大范围变化。

其三维图如图。

关节单元部分组成关节单元，上均装有电磁铁之间用螺母和绕簧固定。

各部位三维图如图。

关节单元用于爬行器的姿态调整。

其原理为∶通过倾斜传感器对爬行器进行监控。

当爬行器偏移其原轨道，倾斜传感器发出电信号，此时或上的电磁铁得电，吸合，促使轮子向左或右倾斜，以校正爬行器。

在爬行器被校正后，倾斜传感器发出信号，使电磁铁断电，在绕簧的作用力下，使关节各部位复位。

图关节单元零件图爬行器正常前进。

分别用于爬行器的左右校正。

.驱动轮的设计驱动轮由部分组成，如图图驱动轮三维图与爆炸图联接块用于与驱动轮与关节单元的联接。

电动机箱安装步进电动机或励磁电动机。

用以驱动轮子。

.方案的分析优点结构简单，制造成本低廉，对管道内径变化不大和弯道较少时基本能满足设计要求。

缺点该爬行器在爬行器由于机身是长方体，在管道内转弯时，会出现卡壳现象，在爬行十字型丁字型管道内径时会出现在机腿卡在管道中，驱动轮悬空等情况但该种情况，般当轮子半径大于管道壁厚，也能顺利通过。

方案二的设计与分析根据方案的优缺点进行改进，增加必要改良元素，现设计出方案二，如图。

本方案由部分组成机身，机腿，驱动轮。

图方案二的三维图.机身的设计机身设计成筒状机身和其他部件组成。

如图.图机壁三维图.机身内部传动结构设计机身内部主要完成“伞”足的张合传动，以及吊篮的安装。

如图。

图机身内部三维图.进给螺杆与螺母的设计为使机腿伸缩，采用螺旋传动，该类型传动是利用螺杆丝杠和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。

它主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。

在爬行器中其工作原理为进给螺杆在电动机的驱动下，进行回转运动。

从而使螺母进行水平移动。

螺母用来推动机腿的伸缩，使爬行器进行自适应伸缩如图。

图丝杠螺母运动简图.吊篮的设计吊篮的活动关节采用圆柱销，采用间隙配合，以保证吊篮的左右移动。

其机构图如图，。

其工作原理为，在重力的作用下。

吊篮通过活动关节始终保持与地面的水平。

活动关节由活动销联结。

吊篮通过螺母固定在机身上。

图吊篮三维图图吊篮示意图.机腿的设计机腿的三维造型如图图机腿三维图机腿通过关节的伸缩进行自适应调节。

连接杆与推动盘连结。

连接杆与关节采用铰接。

为适应管道最大内径的调节，关节尺寸为，关节尺寸为，关节尺寸为。

.方案二的分析优点能够采用伸缩杆适应大范围管道内壁直径变化，“伞”型结构能够适应管道内定范围的转弯，牵引力大，结构紧凑，控制简单。

缺点由于机身为个圆筒整体，过长，不能完全适应弯道的转弯。

吊篮安装在机身内部，安装复杂，并且吊篮在内部，不能采用摄像头观察管道内壁的情况。

机身的制造复杂，孔系较多。

方案三的设计与分析根据方案，二的优缺点，综合整理资料，经过反复修改，提出新的设计思路，先设计出方案三，如图。

本方案有部分组成，机身机腿驱动轮。

图方案三的三维图.机身的设计机身主要有两部分构成，即前机身和后机身，对于管道内转弯的为题，我们可以借鉴火车的节装结构，设计出有两节机身组成的机车型爬行器，减小机身长度，有利于机器人顺利通过弯道，为减轻重量，机身材料选用硬铝。

机身组成结构爬行器爬行最小内径为，爬行最大内径。

设计机身内径为，外径为机壁厚度最小处为。

机壁