毕业论文管道机器人的设计与仿真.doc

目 录 中文摘要 Ⅰ 英文摘要 Ⅱ TOC \o 1-3 \h \z \u 1 绪论 1 1.1 课题的背景与意义 1 1.2 机器人的发展现状及趋势 1 1.2.1 国内外管道微型机器人的发展近况 2 1.2.2 商业领域的管道机器人 6 1.3 本课题的设计任务 8 1.4 论文的主要内容 8 2 螺旋轮式管道机器人的总体方案设计 11 2.1 机器人管内运动方式对比分析 11 2.1.1 轮式 11 2.1.2 蠕动式 12 2.2 螺旋轮式管道机器人的运动机理 14 2.2.1 机构的原理 14 2.2.2 机器人设计要点 15 3 管道机器人行走机构的分析与设计 16 3.1 旋转轮的结构设计 16 3.1.1 机构运动受力分析 16 3.1.2 运动自由度分析 18 3.1.3 电机的选择 18 3.2 电机连接轴的设计 19 3.3 弹簧的设计与选择 21 3.4 支撑轮和电机的固定方案 22 3.5 探测头的定位方案 23 4 管道机器人在管中运动通过性分析 24 4.1 管道环境对机器人的几何约束 24 5 监视控制系统 26 5.1 探测头的选择 26 5.2 检测系统 26 5.3 单片机控制系统 27 5.4 控制程序 28 5.4.1 H桥式驱动电路( H- bridged power amplifier) 28 5.4.2 机器人与主控计算机的通讯 ( The com-munication between the robot and master computer) 29 6 行程的计算 31 7 应用前景 32 参考文献 33 管道机器人的设计与仿真 摘 要 管道是人们日常生产生活中常用的一种运输工具，石油的运输、城市中废水和废气的排放，城镇集体供暖中暖气的输送和空调的通风等等，都需要用到管道。但管道并不能永久的保持有效性，如管道会出现老化、堵塞、破裂和附着细菌等现象，这就需要对管道进行检测、探伤与定位。有时由于管道结构的特殊性，使人们对管道破损进行检测与定位非常困难，最有效的方式就是利用管道机器人进入管道执行任务。所以管道机器人研制的根本意义在于：可以实现管道的无损维护、内窥检测及破损定位等工作，提高管道检测和清理的效率。 本文综合分析了国内外油气管道机器人近年来的发展情况, 特别对油气输送管道、油气井和油田与石化企业中的各种管道机器人进行了分析, 设计了一种螺旋轮式管道机器人，并详细说明了机器人的工作原理、结构特点及发展过程。最后结合我国石油工业发展的具体情况, 给出了管道机器人在油气输送管道、油气井及其他管道中的应用前景。 关键词： 管道/检测/机器人/变径 Spiral Roller Pipeline Robot Mechanism Design And Simulation Analysis ABSTRACT The pipeline is a common means of transport in the people daily life, oil transportation, city waste water and exhaust emission of urban, collective heating heating transmission and air conditioning ventilation etc, require the use of pipeline. But the pipes are not permanently maintain effectiveness, such as pipeline will appear aging, jam, rupture and attachment of bacteria and other phenomena, it is necessary to detect, detection and location of pipeline. Sometimes because of the special structure of the pipeline, so that the piping detection and location is very difficult, the most effective way is to use the pipeline robot into the pipeline to perform a task. So design the pipe