1、电机调速方法的确定及元件的确定通过以上电路的设计与分析，采用电枢串联电阻的调速方法的特点是电路简单价格低廉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。

2、传动过程中，查机械传动手册传递效率依次为，为了符合安全系数，和考虑到野外工作电源电压受时间的变化，电机功率的选应以.倍的计算功率选取。机器人动力源的选取最终确定驱动轮电机的功率为，主电机功率为。根据以上分析，需选用调速性能好，可控性高，体积小，容量小并且价廉的直流他励电动机作为执行元件。对于此种直流小功率电机可以查电机工程手册，对于直径在毫米以下，功率在以下的直流电机般都中小功率用电机的技术数据，采用铁氧体永磁以及的圆筒式钢板外壳电机。经查表对于主电机可以选用额定电压为的的直流电机，主要技术参数为空载时转速转分，内阻.欧姆，电流.负载下转速转分，。

3、如图图原理图主要是通过单片机和晶体管将电压信号进行调制转换为脉冲宽度调制。通过调节频率和脉宽使直流电动机的工作时间有定的空行程比例，我们成为占空比，脉宽的连续变化，使电枢电压的平均值也连续变化，因而使电机转速连续调整。调速的原理决定了它的电路图要采用单片机，进行脉宽的控制，和电机的驱动。的电路连接图有很多，不同公司生产的控制电路板不同，本文仅以电路板为例，其电路图如图图控制电路图其中，驱动电机的功放般选用型桥式开关放大器，由个晶体管构成换向，放大电路，其电路图如图。这种电机驱动电路可以通过激发不同的晶体管的工作方式，进行电机正反装控制，电机的调速。

4、管道爬行器的研究与设计摘要根据牛顿第定律，牛顿第二定律可算得根据要求爬行器在管道内的速度为为了保证安全系数为.，则实际电机计算功率为主电机参数计算主电机通过联轴器丝杠螺母滑块曲柄机腿通过对曲柄滑块的分析如图图机腿张合机构原理图通过采用实体分析，可以得出机腿的质量及驱动轮整体的质量，即根据图分析，采取安全计算方法，极限位时,对机腿进行受力分析如图，滑块的推力最大。图机腿机构受力分析根据理论力学的知识，计算如下根据平行四边形法则，重力可分解为,两个分力。螺母的推力可分为，两个分力。可规定螺母速度为则按照安全计算方法，可得螺母功率为从电机联轴器丝杠螺母。

5、流电机采用电枢串联电阻调速会使电机的机械特性曲线大幅变软，又要保证机器人电机在负载下能正常工作，所以就可用滑动变阻器来进行电阻补偿调速。由以上计算，可选择滑动变阻器量程为欧姆的型号。新型调节脉宽型调速的实现脉宽调制调速系统是近期流行起来的对于直流电机无极调速的最优化的调速系统。它相比改变电压电压，改变磁通参数，改变电枢电流等具有相当大的优越性。脉宽调制就是使功率放大器中的晶体管工作在开关状态下，开关频率频率保持恒定，用调整开关周期内晶体管导通时间的方法来改变其输出，从而使电机电枢两端获得宽度随时间变化的给定频率的电压脉冲。其工作原理电枢两端电压变。

6、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。

7、流.，效率，转矩。对于驱动轮电机的选取，根据电器元件配合的简单，方便的原则，结合主电机的额度电压，可以初步选择小电机额定电压为，查电机工程手册初定为驱动轮电机选用型。.电源的选取机器人的工作场所般在野外，户外对于电源的便携性，耐久性，可靠性要求较高。所以选用可充电的蓄电池直流电源。它重量轻，体积小，电量大，是较为理想的恒压源。根据机器人电机的要求和控制电路的要求，可以选择主要技术参数为电压的直流蓄电池和电池组作为机器人的电源。.电机调速元件的选取对于直流电机的调速比较简单，由公式可知调速有三种方法调压调速节气隙磁通调节电枢电路串接电阻调速新型调节。

8、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。

9、宽对于这种永磁式小容量直流电机磁通量为定值，调节气隙磁通不现实。采用调压调速对于我们所用的直流蓄电池来讲也不现实，直流变压没有交流变压简单，因为这样设备较为复杂，成本上升。所以我们考虑最为简单的调速方法和新型型脉宽调速。串联电阻调速方法的实现在电枢电路中串接电阻滑动变阻器。可以进行无极调速，虽然这样会大大减弱电机的机械特性曲线的硬度，但不失为种快捷，简单的变速方法。串联电阻的计算如下对于电机的转速可近似认为对于已经出厂的电机来讲是定值。由所选的电机参数可知，有负载时对于加上串联电阻后我们希望得到的调速电机的转速为则有，则有.，由于为理论值，考虑到。

10、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。

11、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。

12、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。

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