管道內表面處理機器人結構設計及運動穩(wěn)定性研究.pdf

1、管道機器人是一種可沿管道內部自動行走，具有一種或多種傳感器及操作機械（如機械手、噴槍等），在操作人員的遙控操作或自動控制下，能夠進行一系列管道作業(yè)的機—電—儀一體化系統(tǒng)。它常用于石油、化工、核工業(yè)、城建等多種工程管道的質量檢測、焊接、維修等。 本文首先對管道機器人的國內外科研進展情況進行較為全面和詳實的介紹，指出當今管道機器人的研究及使用中存在的主要問題，闡述研究管道內表面處理機器人的意義，并對管道內表面處理機器人系統(tǒng)結構設計提

2、出具體要求。明確本課題的研究方向。 針對課題要求，就管道機器人自適應管徑的調節(jié)方式，本文闡述蝸輪—蝸桿、升降機及絲杠螺母副三種調節(jié)方式的總體設計方案，并做詳細的靜力學分析，且計算驅動力和移動速度。在保證管道機器人牽引力Fq=125kg的前提下，從結構及性能上對以上三種機構做對比分析，最終確定管道機器人調節(jié)機構設計方案，并借助Matlab動力學分析軟件進行仿真，找出管道機器人自適應管徑的范圍。 本文設計的管道內表面處理機器

3、人，采用三組SD系列交流伺服電動機與蝸輪蝸桿傳動裝置，通過控制三組電機順序協(xié)調動作，實現(xiàn)機器人的前進與后退。在實現(xiàn)機器人最終運行速度在80mm/s的前提下，利用Pro/Engineer及AutoCAD-2006軟件設計、校核主要的機構，并構建管道機器人虛擬樣機，同時研究機器人在管道中運動時的驅動負載受力情況，以及支撐結構適應管徑變化的力學調節(jié)特性。 最后，在分析影響機器人管內運動穩(wěn)定性因素的基礎上，建立機器人管內受限接觸力學模型