1、外管道检测作业机外管道检测作业机器人总体设计器人总体设计 导导 师师:论文框架论文框架 研究背景研究背景 课题方向课题方向 论文要点论文要点 结论结论 1 2 3 4 研究背景研究背景 1.目前，管道的应用十分广泛，无目前，管道的应用十分广泛，无论是在论是在家庭、家庭、石油储运、天然气运石油储运、天然气运输还是在国防科技都输还是在国防科技都少不了少不了对于管对于管道的运用。道的运用。2.工业管道系统十分狭窄，人员大工业管道系统十分狭窄，人员大型机械都难以接近型机械都难以接近，导致人员伤亡，导致人员伤亡率增加、维修成本高。率增加、维修成本高。课题方向课题方向 1.“广”，指它可以攀爬各种方向“广
2、”，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。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“简”，指结构简单，维修成本低。低。3.“新”，指体积上是行走机器人“新”，指体积上是行走机器人中较小的类型，其作业空间不需要中较小的类型，其作业空间不需要太大。太大。论文要点论文要点 1.动力装置动力装置 2.攀爬手臂攀爬手臂 3.管道攀爬机器人的功能及其运管道攀爬机器人的功能及其运行原理行原理 二维草图二维草图 俯视图俯视图 二维草图二维草图 主视图主视图 1.动力装置动力装置 在第一、第三机械手臂中部分分别在第一、
3、第三机械手臂中部分分别设有电动机，提供攀爬动力，同步齿轮设有电动机，提供攀爬动力，同步齿轮传动向上提升手臂。传动向上提升手臂。2.攀爬手臂攀爬手臂 1.管道攀爬机器人主要由管道攀爬机器人主要由3只手臂构成。手臂可以自由张只手臂构成。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。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。机
4、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。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的功能及其运行原理 管道攀爬机器人主要是有管道攀爬机器人主要是有3对机械手臂构成。第一对对机械手臂构成。第一对手臂张开后动力装置将手臂向上提升一定距离，然后第手臂张开后动力装置将手臂向上提升一定距离，然后
5、第一对手臂闭合加紧管道，之后，第二对、第三对手臂分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，。管道攀爬机器人自动攀爬到事故端时，3对机械手臂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，
6、自动锁闭。它们是攀爬主体务。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，。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。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。琐培训。结论结论 1.机器本身构造简单，简单地更换机械手机器本身构造简单，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。些管道进行外部检测。2.能够搭载微型能够搭载微型CCD和无损检测传感器对和无损检测传感器对管道管道外外的裂纹和腐蚀缺陷等进行检测与的裂纹和腐蚀缺陷等进行检测与修补作业修补作业。
