（毕设全套）管道爬行器的研究与设计（含CAD图纸）

格式：RAR 上传：2025-10-23 10:32:26

管道爬行器的研究与设计摘要到各种各小管道，其安全使用需要定期检修。但由于窄小空间的限制，自动维修存在定难度。仅以核电站为例，检查时工人劳动条件恶劣。因此管道内机器人化自动检查技术的研究与应用十分必要。人们不再为了维修维护管道时挖开道路，节省了大量的人力，物力和财力。目前的管道机器人都是以履带轮子等实现在管道中的移动，其技术有着或多或少的缺陷，市场尚不成熟。例如不能适应大范围的管道内径变化，运行中姿态的调整不够理想，在十字型丁字型等较复杂的管道内径中不能较平稳的通过等等结合目前管道机器人所存在的缺点，应用机械设计机械原理等专业知识，设计出了新型管道爬行机器人。此机器人可实现大范围内的管道内径变化，顺利通过十字型丁字型等较复杂管道在运行中的姿态调整也得到了较好的解决。设计方案初步分析.无线控制与有线控制的选择有线控制及拖拽该方式采用机器人尾部装夹电缆信号线安全绳其他电路等等，这样会造成机器人的牵引力增大，对爬行器的负载力和足轮的摩擦力提出了更高的要求，尤其是随着机器人的深入，牵引绳会成为机器人的累赘和枷锁。牵引绳的长短禁锢着机器人的爬行深度。其优缺点如下缺点附着力会不断增大，爬行器负载变化大，不利于长距离爬行。优点爬行器本身初始载重小本身不需携带能源等，信息反馈及时清晰，利于后期观察，也利于实现在线监控。观察结束时，可人工使用安全绳退出。非拖曳该方式不需跟随电缆线，本身有拍摄存储功能，并且本身携带电源等，其优缺点如下缺点爬行器本身载重加大，需设计爬行器退出管道方式等。优点爬行器载重恒定，便于爬行器爬行。其在管道内行进方便，尤其在弯道时，拖曳式的过大的牵引力会使爬行器驱动轮打滑，不易通过。根据要求，非拖曳虽有自己强大优点，但爬行器在管道内出现问题而不能移动时，需要花费很大力气将爬行器取出。可以选择有线拖拽式。.驱动方式选择根据设计要求现拟订种爬行器驱动设计方案如图，图轮式爬行图履带式爬行轮式爬行设计制造简便，成本低廉。但其穿越障碍能力差，只能穿越高度小于其本身半径的障碍物。如图。图轮式爬行越障履带爬行越障碍能力高于轮式爬行，但本身设计制造较复杂，成本相应提高个支点最少需轮才可以爬行。根据设计要求本机器人是在管道内行走的机器人，无需考虑台阶等障碍物的问题，尽量降低成本，在不影响设计本身功能时，尽可能采用制造工艺简单，成本低的设计方案。可以采用轮式爬行。.姿态调整的选择根据要求结合可行性，可以拟定种方案如下加传感器的关节进行调整在管道爬行时会出现爬行器偏移原来轨道，可用倾斜传感器进行控制。现拟订采用改变轮子履带前进方向定角度来进行矫正加关节。其原理为通过电磁铁的吸合，从而控制爬行器的爬行轨迹。关节单元装配图如图图关节调节通过关节调整可实现如图图关节调节的实现利用吊篮方式进行调整在爬行器内安装吊篮内置摄像观察装置。当爬行器偏斜时，吊兰因为和机座为铰链连接，保留个自由度，由于重力的原因不会随着爬行器偏斜而偏斜，而是在任何时候都垂直与地面。其在爬行器内遇到倾斜时的自动调节如图。通过吊篮式调节，摄像装置始终保持与水平面平行图吊篮式的实现采用新式吊篮进行调整根据吊篮的原理，结合鲁班的榫卯结构，可以采用个偏心圆环相扣，进行重力自由调节，其原理如图如图小环直径为，大环直径为，大环与小环相切，小环的转动并不能带动大环的转动，并且大环会由于重力的作用始终与地面保持平行。可以在大环上安装照明器件和信号采集器件，是它们能够与地面保持平行。根据这种思路，可以造型，进行新式吊篮调节如图,图。.自适应分析伸缩臂长和加弹簧方式大范围内径变化在支撑臂上添加变长杆，小范围内在支撑臂上添加弹簧。伸缩臂长和“伞”型摇杆在大范围内的管道中爬行，可通过使支架伸缩来改变。在管道直径改变不大处爬行，十字型丁字型等较复杂管道内径时可通过“伞”型摇杆闭合控制支撑臂移动以适应，通过“伞”型摇杆与伸缩杆的结合就可以变换出很多适应不同管道内径的条件。以上方案各有其优点，相比较下，第种方案更符合要求，但其需要独立的驱动单元，因此制造成本远高于第种方案。在普通情况下，第种方案足可以适应。故再做出三维造型后进步进行运动分析。.方案的基本确定通过以上分析，初步确定采用有线拖拽式，但姿态调整和自适应均存在种不同的方案可供选择，故设计种总体方案再进步分析。方案姿态调整采用关节调节，自适应采用变长杆和弹簧。方案二姿态