外管道检测作业机器人总体设计

外管道检测作业机 器人总体设计 导 师 : 论文框架 研究背景 课题方向 论文要点 结论 1 2 3 4 研究背景 1.目前，管道的应用十分广泛，无 论是在 家庭、 石油储运、天然气运 输还是在国防科技都 少不了 对于管 道的运用。 2.工业管道系统十分狭窄，人员大 型机械都难以接近 ，导致人员伤亡 率增加、维修成本高。 课题方向 1.“广”，指它可以攀爬各种方向 的类似管道形物体并可以同时承载 各种仪器在各种环境中进行作业。 2.“简”，指结构简单，维修成本 低。 3.“新”，指体积上是行走机器人 中较小的类型，其作业空间不需要 太大。 论文要点 1.动力装置 2.攀爬手臂 3.管道攀爬机器人的功能及其运 行原理 二维草图 俯视图 二维草图 主视图 1.动力装置 在第一、第三机械手臂中部分分别 设有电动机，提供攀爬动力，同步齿轮 传动向上提升手臂。 2.攀爬手臂 1.管道攀爬机器人主要由 3只手臂构成。手臂可以自由张 开、闭合。每个手臂呈半圆环形，自动锁闭，减小机械 手的动力系统负载。 2.手臂动力系统：电动机带动内部螺杆旋转使手臂后部 距离产生变化，利用杠杆原理使手臂自由张开闭合，使 机器可以牢固地抓住攀爬对象。 3. 爬升系统：电动机传动同步齿轮带动螺杆旋转达到各 手臂之间距离改变的效果。管道攀爬机器人可以自由更 换手臂进行高空焊接，安排传感器等检测装置可以进行 管道的检测维修。 3.管道攀爬机器人的功能及其运行原理 管道攀爬机器人主要是有 3对机械手臂构成。第一对 手臂张开后动力装置将手臂向上提升一定距离，然后第 一对手臂闭合加紧管道，之后，第二对、第三对手臂分 别进行相同的动作，以达到攀爬的目的。为保证机器能 够安全稳定攀爬，攀爬时始终保持有两对手臂加紧管道 。管道攀爬机器人自动攀爬到事故端时， 3对机械手臂 同时抱紧，等待承载的仪器作业。当工作结束后，管道 攀爬机器人自动返回起始位置等待回收或接受下一个任 务。每只手臂呈半圆环形，自动锁闭。它们是攀爬主体 。手臂内部设有电机，提供动力，带动内部螺杆伸缩， 并与外部手臂构成杠杆，利用杠杆原理使手臂张合，从 而达到攀爬的目的。 管道攀爬机器人采用蓄电池或太阳能供电，自身耗 电少，而且结构简单，便于后期维护过程中的零部件更 换；操作亦简单方便，不需要对使用者进行长时间的繁 琐培训。 结论 1.机器本身构造简单，简单地更换机械手 臂抱环后可以对原来人工不能检查的一 些管道进行外部检测。 2.能够搭载微型 CCD和无损检测传感器对 管道 外 的裂纹和腐蚀缺陷等进行检测与 修补作业 。