Pro/E专用变径管道测试车设计(4)

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日本东芝公司研制出能在直径25.4mm（一英寸）的管道内工作的微型机器人，该机器人长110mm，外径23mm，重16g。在一组行星轮机构的驱动下，机器人始终紧贴住管壁，且能在垂直管内上升和下降。此外，机器人自带的CCD摄像机能对管内情况进行观察，柔性微致动器还能拾起1g重的物体。

上海交通大学设计的管道机器人则采用滚珠丝杠螺母副调节行走轮的位置，使之始终压在管道内壁上，也实现了机器人适应管径变化的功能。但这种方式也需要另外增加一套专用的压力传感器和传动机构，增加了在整体的复杂程度。

哈尔滨工业大学的邓宗全等研制的六轮独立驱动管道机器人，采用弹簧封闭力机构，实现适用管径变化的功能，且每个行走轮都配有独立驱动电机和传动机构。韩国Choi HR 等开发出的用于天然气管道检测的管道机器人，利用“弹簧+平行四边形机构”来确保多组行走轮始终压紧在管壁上，而动力传动则采用同步带来实现。但这种利用弹簧实现变径的管道机器人，当工作管道管径变化范围较大时，其弹簧产生的封闭力变化也较大，易失去封闭力的特性，管道机器人的移动机构的牵引力将不在稳定，机器人的工作可靠性将收到很大的影响[9]。此外，变径机构与传动机构互相独立，使得机器人机构相对复杂，尺寸较大。

在非开挖底下管线探测系统的研究中，需要将传感装置的牵引线从管道的一端事先牵引到另一端，利用机器人来完成这一任务是恰当。受日本东芝公司行星轮驱动微小管道机器人研发的启发，结合课题组在管道机器人方面的研究成果，开发了一种适合一定管径变化的专用变径管道测设车[10]。深入探讨了该专用变径管道测设车的整体结构原理和设计、运动学和静力学仿真、零件强度的校核和选型、变径测设车的负载和牵引力实验等。

1.6专用变径管道测设车主要研究内容和研究意义

针对先前变径管道测试车存在的诸多问题，本设计在参考先前变径管道测试车的基础上对变径管道测试车进行整体优化和设计，使其是能适应专用变径管径180～200mm之间变化，行驶速度5km/h，连续工作时间不小于2小时，且负载5kg，在工作过程中杜绝出现出现侧滑、偏航及卡死现象，提出专用变径管道测试车的设计。

2专用变径管道测试车的整体设计

专用变径管道测设车是针对设计管径变化范围在Φ180mm～200mm专用变径管道测试车而提出的，并结合现如今管道机器人测试车的发展趋势，利用现代先进科学技术，对管道测试车的整体机械结构进行设计和优化，充分利用“涡轮蜗杆-太阳轮行星轮”行走部件的优势，对机器人的整体机构进行优化和改进。其目的是通过对专用变径管道测试车的设计，及相关技术的查阅和应用，使该专用变径管道测试车良好的适用Φ180mm～Φ200mm的管直径变化、并且行驶速度控制为5km/h，连续工作时间不小于2小时，负载5kg，并且行驶过程中不会出现侧滑、偏航及卡死等问题专用变径管道测试车车。