螺旋輪式管道機器人的機構(gòu)設(shè)計與仿真分析

螺旋輪式管道機器人的機構(gòu)設(shè)計與仿真分析,螺旋,輪式,管道,機器人,機構(gòu),設(shè)計,仿真,分析 畢業(yè)設(shè)計（論文）課題申報表 課題名稱 螺旋輪式管道機器人的機構(gòu)設(shè)計與仿真分析 課題來源 自選 課題類型 AX 指導(dǎo)教師 技術(shù)職務(wù) 教授 指導(dǎo)學(xué)生人數(shù) 19 助教 是否實習(xí) 否 實習(xí)地點 無 1、 資料的準(zhǔn)備 管道是人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中常用的一種運輸工具，石油的運輸、城市中廢水和廢氣的排放城鎮(zhèn)集體供暖中暖氣的輸送和空調(diào)的通風(fēng)等等，都需要用到管道。但管道并不能永久的保持有效性，如管道會出現(xiàn)老化、堵塞、破裂和附著細菌等現(xiàn)象，這就需要對管道進行檢測、維修與清理。管道結(jié)構(gòu)的特殊性，使人們進入管道內(nèi)進行檢測與維修非常困難，而一些特殊領(lǐng)域的管道具有較大的危險性，最有效的方式就是利用管道機器人代替人工進入管道執(zhí)行任務(wù)。所以管道機器人研制的根本意義在于：可以實現(xiàn)管道的無損維護、內(nèi)窺檢測及簡單的疏通清理工作；改善當(dāng)前疏通管道時的工作環(huán)境，降低工人的勞動強度，保障工人的人身安全，提高管道檢測和清理的效率。管道機器人在管道這一特定環(huán)境中工作，可以攜帶各種檢測儀器或作業(yè)裝置，在操作人員的遙控或自主控制下進入管道，完成管道檢測、探傷、焊接和清理等任務(wù)。 綜合輪式驅(qū)動、履帶式驅(qū)動、腿式驅(qū)動、電磁式驅(qū)動等不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點，以及簡單性和實用性特點，最后確定采用輪式驅(qū)動結(jié)構(gòu)。輪式驅(qū)動機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單，容易實現(xiàn)，行走效率高，能以一定的速度平穩(wěn)地運動。通過一些結(jié)構(gòu)的設(shè)計，可以適應(yīng)一定的管徑變化，通過控制軸向尺寸， 采取適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)在彎管中行走。而且輪式驅(qū)動控制方便，可以方便地和各種傳感器（速度傳感器、壓力傳感器等）集成。常見的輪式驅(qū)動機構(gòu)有直進輪式驅(qū)動和螺旋輪式推進兩種方式。由于螺旋式推進機構(gòu)具有諸多優(yōu)點：前進速度快，驅(qū)動力大；對管徑大小和管道形狀變化的適應(yīng)性較強；控制方便；機構(gòu)的管內(nèi)穩(wěn)定性好。因此我們最終確定采用螺旋輪式驅(qū)動的方案，該方案采用了分節(jié)式螺旋驅(qū)動輪式結(jié)構(gòu)。管道檢測機器人基本結(jié)構(gòu)由前后兩部分螺旋驅(qū)動部分和中間的超聲波探測部分構(gòu)成。 二、主要內(nèi)容 如圖 1，螺旋機構(gòu)由驅(qū)動電機Μ1(Μ2) ,旋轉(zhuǎn)體 1（2）和支撐體1（2）組成。三組驅(qū)動輪均勻分布于旋轉(zhuǎn)體上，且與管壁呈一定的傾斜角θ。隨著電機的轉(zhuǎn)動，驅(qū)動電機Μ1(Μ2) 帶動旋轉(zhuǎn)體1（2）轉(zhuǎn)動，使驅(qū)動輪沿管壁作螺旋運動，保持機構(gòu)沿管道中心軸線移動。改變施加于電機的撐體1（2) 上，支撐體1（2）通過彈簧、萬向聯(lián)結(jié)接頭與無損檢測傳感器相聯(lián)結(jié)。旋轉(zhuǎn)體1 （2）和支撐體1（2）的輪腿上裝有彈性機構(gòu)，使得機械本體有較好的越障能力。腿輪與本體之間有滑塊連接，靠螺釘固定，調(diào)節(jié)滑塊位置，腿輪可以伸縮，使得管道檢測機器人有一定的管徑適應(yīng)能力。 圖1 化工管道檢測機器人機械本體結(jié)構(gòu) 1.旋轉(zhuǎn)體1 2.支撐體1 3.驅(qū)動電機M 4.萬向節(jié)1 5.探測倉 6.歷程輪 7.旋轉(zhuǎn)電機 8.超聲波探頭 9.萬向節(jié)2 10.驅(qū)動電機M 11.支撐體2 12.旋轉(zhuǎn)體2 三、現(xiàn)有條件 據(jù)現(xiàn)有專業(yè)知識及所查資料，以及老師的指導(dǎo)，對本課題有清晰的思路。 四、時間安排 時間 畢業(yè)設(shè)計工作內(nèi)容 2011年12月30日—2012年2月5日 畢業(yè)設(shè)計選題、查閱資料 2012年2月 6 日—2012年2月19日 開題報告、文獻綜述、外文翻譯 2012年2月20日—2012年3月20日 畢業(yè)設(shè)計參數(shù)確定 2012年3月21日—2012年4月10日 畢業(yè)設(shè)計出三維圖 2012年4月11日—2012年5月15日 畢業(yè)設(shè)計論文撰寫 2012年5月16日—2012年5月27日 畢業(yè)設(shè)計驗收 2012年5月28日—2012年6月10日 畢業(yè)設(shè)計答辯 五、預(yù)期成果及表現(xiàn)形式 實現(xiàn)前進后退，轉(zhuǎn)彎和越障功能，對管道進行檢測。最終畫出三維實體圖，并進行仿真，及強度校核。 專業(yè)教研室意見： 負責(zé)人簽名： 年 月 日 院（系）意見： 負責(zé)人簽名： 年 月 日 填表說明：1、課題來源要填寫明確（如基金項目、攻關(guān)項目、某企事業(yè)單位項目等） 2、課題類型：（1）A—工程設(shè)計；B—技術(shù)開發(fā)；C—軟件工程；D—理論研究； （2）X—真實課題；Y—模擬課題；Z—虛擬課題； 要求（1）、（2）均要填，如AY，BY等。