Φ700mm-Φ1000mm管道机器人设计——移动装置结构设计
管道机器人结构设计(精)
φ700mm-φ 1000mm管道机器人构造设计在工农业生产及平时生活中 ,管道作为一种重要的物料运输手段 ,其应用范围极为宽泛。
管道在使用过程中 ,因为各种要素的影响 ,会产生各种各种的管道拥塞与管道故障和损害。
假如不及时的管道进行检测、维修及清理便可能产惹祸故,造成不用要的损失。
但是,管道所处的环境常常是不易直接达到或不一样意人们直接进入的, 检测及冲洗难度很大。
所以最有效的方法之一就是利用管道机器人来实现管道内的在线检测、维修和冲洗。
管道机器人在我国处于发展阶段 ,拥有广阔的市场远景。
管道机器人相关于人工操作来说 ,有无可比较的优势。
管道机器人在计算机控制下 , 可进行采样、检测等动作。
而单片机技术的发展 ,为管道机器人的方便应用供给了一个优秀的基础技术。
利用单片机 ,能够实现管道机器人的控制 ,是管道机器人设计中较好的选择。
经过对国内外管道机器人研究现状剖析 ,整体看来 ,国内外已经在管内作业机器人领域获得了大批的成就 ,主要应用在管道检测、维修及空调通风管道的冲洗等方面。
但关于金属冶炼厂烟气输送管道中烟灰聚积层的清理这类特别管内作业的自动化妆置研究当前罕有报导。
所以研制适应于金属冶炼厂烟气管道烟灰清理的管道清灰机器人将拥有重要的现实意义。
此次设计的管道机器人主要应用在金属冶炼厂、化工公司等烟气输送管道烟灰聚积层的清理 ,作为载体 ,经过安装不一样的设施可实现排水管道的监测、清理。
编写 :林冰宁波广强机器人科技有限公司管道检测机器人是由控制器、爬行器、高清摄像头、电缆等构成。
在作业的时候主假如由控制器控制爬行器搭载检测设施进入管道进行检测。
检测过程中 ,管道机器人能够及时传输管道内部状况视频图片以供专业维修人员剖析管道内部故障问题。
使用管道检测机器人的优势:1.安全性高。
使用广强管道机器人进入管道查明管道内部状况或清除管道隐患, 假如是人工作业的话 ,常常存在较大的安全隐患 ,并且劳动强度高 ,不利于工人的健康。
管道机器人迈动行走及自适机构设计与特性研究
机器人在运动过程中表现出良好的稳定性， 即使在复杂的管道环境中也能保持稳定的运 动状态。
适应性
可靠性
实验结果表明，机器人能够适应不同直径、 材质和环境的管道，具有较强的适应性。
经过大量实验验证，管道机器人的迈动行走 及自适机构设计具有较高的可靠性和稳定性 ，能够满足实际应用的需求。
07
结论与展望
研究结论
自适机构设计研究现状
自适机构设计是指设计一种能够自动适应环境变化的机构，以保证机器人的稳定性和适应性。在管道机器人中，自适机构设计 主要用于解决管道直径变化、管道弯曲等问题。
目前，自适机构设计主要涉及对机器人的姿态调整、轨迹规划和迈动行走机构的优化等方面。一些研究还探索了采用柔性关节 、弹性元件等新型机构设计方法，以提高机器人的适应性和稳定性。此外，还有一些研究将人工智能技术应用于自适机构设计 中，以实现更加智能化的管道机器人。
05
自适机构设计与特性分析
自适机构设计
1 2
轮式机构设计
基于轮式移动机器人设计，通过优化车轮布局 提高在管道内的行走稳定性。
驱动与传动设计
设计高效的电机驱动和传动系统，实现自适机 构在管道内的稳定行走。
3
感知与反馈设计
通过传感器获取管道内部信息，将信息反馈给 控制系统，实现自适机构的实时调整。
自适特性分析
对于推动管道机器人技术的发展，促进相关领域 的科技进步具有推动作用。
02
文献综述
管道机器人概述
管道机器人是一种能够在管道环境 中自主行动的机器人，主要用于管 道检查、维护和修复等任务。根据 驱动方式，管道机器人可以分为轮 式、履带式、足式等类型。
VS
轮式管道机器人是一种常见的管道 机器人类型，具有移动速度快、控 制精度高等优点，但同时也存在对 管道表面损伤较大的问题。履带式 管道机器人则具有更好的适应性和 稳定性，适用于各种类型的管道。 足式管道机器人则具有更高的灵活 性和适应性，但控制难度较大。
管道机器人抓取机械手设计说明书
管道机器人抓取机械手设计说明书一、引言管道机器人是一种用于对管道进行检测、维修和清洁的自动化装置。
在管道维护和清洁过程中，机械手是其关键组成部分之一。
本文将详细介绍管道机器人抓取机械手的设计说明书，包括设计原理、结构组成、工作原理和性能指标等方面。
二、设计原理管道机器人抓取机械手的设计原理是基于机器人技术和物理学原理。
通过机械手的抓取装置，可以实现对管道内部的物体进行抓取、搬运和移动。
设计中考虑了机械手的力学性能、运动学特性和操作灵活性，以满足不同管道环境下的需求。
三、结构组成管道机器人抓取机械手主要由机械臂、抓取器、传动装置和控制系统等组成。
机械臂是机械手的主体部分，通过关节和连接杆件实现多自由度的运动。
抓取器是机械手的末端装置，用于抓取和释放物体。
传动装置包括电机、减速器和传动链条等，用于驱动机械手的运动。
控制系统负责对机械手进行控制和监测。
四、工作原理管道机器人抓取机械手的工作原理是通过控制系统发送指令，驱动机械臂的关节进行运动。
机械臂的运动可以通过电机和传动装置实现。
当机械臂到达目标位置时，抓取器会进行抓取或释放操作。
通过精确的控制和监测，机械手可以准确地抓取管道内的物体，并按照要求进行搬运和移动。
五、性能指标管道机器人抓取机械手的性能指标主要包括抓取力、抓取范围、定位精度和工作速度等。
抓取力是机械手抓取物体的最大力量，需要根据具体应用场景进行设计和计算。
抓取范围是机械手可以抓取物体的最大尺寸范围，需要根据管道内部的空间限制进行设计。
定位精度是机械手移动和抓取的准确度，需要考虑机械臂的运动学和传动装置的精度。
工作速度是机械手完成任务的时间，需要根据实际需求进行优化。
六、应用场景管道机器人抓取机械手广泛应用于各类管道维护、检测和清洁任务中。
例如，可以用于清洗石油管道内的沉积物，抓取堵塞管道内的异物，检测管道内的裂缝和损坏等。
由于机器人具有自主性和灵活性，可以适应不同管道环境的需求，提高工作效率和安全性。
一种管道机器人结构与控制系统的设计
摘要在现代社会中，大家总要碰到多种多样管道设施，而很多管道系统不是架设在空中就是深埋于地下，这么一来，经过人力对管道内部进行检测就很不方便。
本文研制移动式管道机器人本身携带CCD摄像头，能够对一定口径管道内壁进行检测，含有较高实用价值。
本文首先对中国外管道机器人技术发展做了综述，给出了移动式管道机器人本体结构设计方案，具体介绍了机器人驱动机构、云台系统等步骤结构。
所讨论机器人采取上下位机控制模式，使用了现在在中国较为优异光纤信来传送控制信号和来自CCD摄像机图像信号。
下位机以LPC2114为关键处理器，进行了移动式管道机器人行走电机驱动控制设计、云台电机驱动控制设计、RS232串口通信电路和控制系统外围电路讨论。
关键词：本体结构，控制系统，管道机器人。
AbstractIn modern society, people always encounter a variety of pipeline facilities, and many are not set up in the air piping system is buried underground, so that, through human testing within the pipeline is very inconvenient. This pipe mobile robot developed to carry CCD camera itself, you can certainly detect pipe wall diameter, has a high practical value.Firstly, the domestic and international pipeline robot technology summarized in this paper, given the structure of portable pipeline design of the robot body, detailing, the robot drive mechanism, heads and other aspects of the system structure.Robot discussed by upper and lower computer control mode, using more advanced in the domestic fiber channel to transmit control signals and image signals from the CCD camera. The next crew to LPC2114 core processor for the mobile pipeline robot drive motor for control design, the design head of the motor drive control, RS232 serial communication circuit and control system peripheral circuit discussion.Key word：Body structure,Control system, In-pipe robot.目录一、绪论 (1)二、管道机器人技术综述 (3)（一）车轮式管道机器人 (3)（二）履带式管道机器人 (5)（三）其它类型管道机人 (5)三、移动式管道机器人本体结构设计 (7)（一）移动式管道机器人结构参数和特点 (7)（二）移动式管道机器人总体结构组成 (7)（三）机器人本体结构设计 (8)1、驱动机构 (8)2、机器人本体密封及防腐 (9)（四）机器人云台系统 (9)四、移动式管道机器人控制系统硬件设计 (11)（一）管道机器人常规控制形式 (11)（二）控制系统硬件总体设计 (12)（三）电机驱动器设计 (13)1、LPC2114介绍 (13)2、电机驱动器设计 (13)3、步进电机驱动器设计 (15)（四）外围电路设计 (16)1、电源电路 (16)2、复位电路 (17)3、统时钟电路 (17)4、S232电平转换电路 (17)（五）供电及通信系统 (18)五、移动式管道机器人控制系统软件设计 (19)（一）直流电机控制软件设计 (19)1.转速计算及显示 (19)2.电子换向软件实现 (21)（二）四串口通信程序设计 (22)（三）上位机控制软件设计 (25)结语 (26)参考文件 (27)致谢 (28)一、绪论在现代，不管是水力、火力发电站，还是煤气、自来水、工业用水和供热系统等公共设施，和石油、化工等工业生产系统，全部有纵横交错管道。
小型管道清洁机器人行走机构设计
目录1引言 (3)1.1 论文背景、意义及要求 (3)1.2 国外、国内研究概况 (4)1.3 市场需求预测 (6)1.4 设计的重点与难点 (6)2 机器人行走机构的设计 (7)2.1空调管道系统介绍及清洗原理 (7)2.2 机器人移动载体方案设计 (8)2.2.1 总体方案设计 (8)2.2.2 传动方案的设计 (9)2.3张紧机构的设计 (11)3. 具体设计计算 (12)3.1 移动载体传动计算 (12)3.1.1 左右驱动轮传动计算 (12)3.1.2 后万向轮传动计算 (20)3.2张紧启动系统的设计计算 (24)3.2.1气缸的选择 (24)3.2.2启动辅助元件和回路的选择设计 (26)3.3 传动齿轮﹑蜗轮蜗杆的尺寸计算 (27)3.4 轴的设计﹑计算和校核 (27)3.5 轴承的寿命计算 (32)4 机器人转弯时的管道通过性分析 (33)4.1 管道机器人在水平直角弯管的通过性分析 (33)4.2 管道机器人在矩形管水平圆弧形弯头的通过性分析 (35)5 结构设计 (36)1 引言1.1 论文背景、意义及要求清洁机器人作为服务机器人领域中的一个新产品,尽管目前国内在这方面的研究开发方面已经取得一定的成果, 但是仍有许多关键技术问题需要解决或提高, 行走机构就是其中的一个比较重要的技术。
有的可在房间内随机移动，但要求有一定的动力和对地面有足够大的摩擦。
事实上，虽然有一些公司推出了一些样品或产品，但却不能达到满意程度：清洁效果不佳，遍历时间长。
随着当今社会的发展，空调通风系统在日常生活中发挥着越来越重要的作用。
中央空调系统主宰着楼宇中空气的新陈代谢，被称为“建筑物之肺”。
中央空调管道在长期使用中会积累许多灰尘、病菌及放射物等，这些有害物质在送风过程中便污染了空气，长期被人体吸入，就会危害大众的健康。
因此人们在迫切要求提高生活质量的同时，要求提高工作居住场所及其他公共场所环境质量(特别是空气质量)的呼声也越来越急切。
【论文】管道检测机器人结构设计及运动仿真
摘 要管道检测机器人主要包括三大系统：机械系统、控制系统和检测系统。
本文在分析了机器人总体机械结构和检测原理的基础上，通过精确的力学计算和细致的结构分析，利用AutoCAD软件对机器人的机械部分，包括整体结构、电机、齿轮、轴等进行了选择与设计，并对设计方案进行分析与计算。
然后利用Solid Edge软件将管道检测机器人的总体机械结构绘制成三维立体模型。
所设计的机器人机械系统，可通过履带式移动机构满足城市排水管道的工况，并通过加装支撑臂进行30度的爬坡。
通过细致研究，确定了机器人所使用的摄像系统和超声波检测系统。
关键词：排水管道，履带式机器人，超声波无损检测AbstractA pipeline inspection robot mainly consists of three parts, the mechanical system, the control system and the detecting system. This paper, based on the analysis of overall mechanical structure and detecting principle of the robot, by accurate mechanical calculation together with comprehensive structure analysis, the author has worked out a unique design for overall structure in AutoCAD software, motor, gears as well as axles of the robot, and the design scheme has been analyzed and calculated. Then built overall mechanical structure of pipeline inspection robot 3-D models in Solid Edge software. The design of mechanical system of the pipeline inspection robot is equipped with the tracked mobile mechanism moves along the urban drainage pipelines and two support arms can climb maximum gradient of 30 degrees. And after careful study, the camera system and the ultrasonic inspection system of the robot are also determined in the paper.Key words: Drainage pipeline, Tracked robot, Ultrasonic nondestructive inspection目 录第一章 绪 论 (1)1.1课题研究意义及背景 (1)1.2管道检测机器人的发展 (3)1.2.1管道检测机器人发展情况 (3)1.2.2 管道检测机器人类型介绍 (7)1.3管道检测机器人的技术 (9)1.4 课题研究主要内容 (9)1.5本章小结 (10)第二章 管道检测机器人机械结构设计方案确定 (11)2.1管道检测机器人移动方式结构设计 (11)2.1.1管道检测机器人移动方式分析比较 (11)2.1.2管道检测机器人移动方式选择 (13)2.2管道检测机器人总体机械结构设计 (14)2.3本章小结 (15)第三章 管道检测机器人机械结构设计计算 (16)3.1 管道检测机器人力学分析计算 (16)3.2 管道检测机器人执行机构设计 (18)3.2.1传动齿轮的设计计算 (18)3.2.2传动轴的设计计算 (25)3.3 管道检测机器人驱动系统设计 (29)3.3.1步进电机的选择 (31)3.4 本章小结 (33)第四章 管道检测机器人附属配置 (35)4.1能源供给方式的选择 (35)4.2 摄像系统的选择 (35)4.3检测系统的选择 (36)4.4电源装置的选择 (38)4.5控制装置的选择 (38)III4.6本章小结 (38)第五章 管道检测机器人三维模型设计 (39)5.1移动机构三维模型设计 (39)5.2 支撑臂机构三维模型设计 (41)5.3车体结构三维模型设计 (41)5.3.1车体内部结构三维模型设计 (41)5.3.2车体上方结构三维模型设计 (42)5.3.3车体前方结构三维模型设计 (43)5.4整体结构三维模型设计 (43)5.5本章小结 (45)第六章 管道检测机器人稳定性分析 (46)6.1承载能力 (46)6.2检测系统 (47)6.3质量优化 (47)6.4本章小结 (48)第七章 经济技术分析报告 (49)第八章 总结与展望 (50)8.1总结 (50)8.2展望 (50)参考文献 (52)致 谢 (54)声 明 (55)IV第一章 绪 论1.1 课题研究意义及背景近年来，随着我国经济的快速发展，城市发展的步伐也逐渐加快，煤气、输水、油气、通讯、化工以及其他用途的管道急剧增加。
毕业设计(论文)--管道机器人行走机构设计[管理资料]
![毕业设计(论文)--管道机器人行走机构设计[管理资料]](https://img.taocdn.com/s3/m/990d4cecfad6195f302ba6ee.png)
毕业设计（论文)--管道机器人行走机构设计摘要管道运输在我国运用比较普遍，管道长期处于压力大的恶劣环境中，受到水、油混合物、硫化氢等有害气体的腐蚀。
这些管道受蚀后，管壁变薄，容易产生裂缝，造成漏油的问题，存在重大安全生产隐患和济济损失。
因此研究工程应用中的管道机器人具有很高的实用价值和学术价值。
根据这些问题，我们设计一种新的行走机构并分析了其总体机械结构。
本文进一步介绍了当前国内外的管道机器人的发展现状并提出了一种新的管内行走机构。
它利用一个电机同时驱动均布在机架上并与管内壁用弹簧力相封闭的六个行进轮，从而实现了可以轴向直进全驱动的管内行走。
接着本论文重点对直进轮式管道机器人的运动机理和运动特征进行了分析和介绍。
根据管道机器人的设计要求选择电机，介绍了电机选择过程，对其中关键的机械部件如蜗轮蜗杆传动部件、齿轮等进行了设计。
该机器人具有较大的承载能力，可以在较高的速度下实现连续移动，由于该机构采用弹性装置支撑，所以该机构的管径适应性增大，是一种具有实用价值的移动机构形式……关键词：管道机器人；行走机构；弹性装置AbstractIn our country, pipeline transportation is very universal, and pipeline is in high pressure circumstance. Because pipes are corroded by the water, the oil mixture, the hydrogen sulfide, the noxious gas corrosion and so on. When these pipelines were corroded, their walls would become thin and result in cracks and oil leak, there is safety incipient fault in production and economic loss. So the key technology and further research development trend of in-pipe robot are discussed.According to these problems, we designed a new mobile mechanism and analyzed its machine structure. In this paper, the current states of in-pipe robot are described and a new type of mobile robot mechanism moving in pipe is presented. It uses two motor to drive six wheels which distribute symmetrically on the robot body and a wheels are pushed on the wall of pipe by spring force，so that the six driving wheels move along the axis of pipe. This kind of mobile robot mechanism has high efficiency，simple structure and easy to manufacture and to mount.Then the papers focus on direct pipeline into the wheeled robot's movement and the movement of an analysis and presentation. According to the pipeline robot design requirements choose Motors, introduced the motor selection process, of which the key mechanical components such as worm transmission parts, such as a gear design. The robot with the larger carrying capacity, can achieve higher speeds for mobile, as the agenciesadopt a flexible device support, the agency increased the diameter of adaptability, is a kind of practical value in the form of body movement.Keywords: In-pipe Robot; Mobile mechanism; Flexible device摘要IAbstract II1绪论 1128102管道机器人总体方案设计1111式 1112式 13173管道机器人的移动机构分析与设计181819动机构的原理19动机构的特点1921由度分析21度分析21析时的一些假设条件23构前进时的受力分析2427机的选择27位的设计计算29设计31选择31簧的设计3232径大小的影响32道机器人适用的管道口径334直进轮式管道机器人实体建模34343536375总结 38参考文献40致谢41附录421 绪论管道作为一种有效的物料输送手段，在一般工业、核设施、石油天然气、军事装备等领域中都得到广泛的应用，本题目要求设计一个结构紧凑的管道内行走装置，提高驱动效率。
自适应管径全驱式管道机器人结构设计与分析
2023年第47卷第5期Journal of Mechanical Transmission自适应管径全驱式管道机器人结构设计与分析郑立康冯永利李占贤刘振华（华北理工大学机械工程学院，河北唐山063210）摘要针对管道焊接完成后内部情况无法通过人力检测的问题，提出了一种可在焊接管道内自主检测的管道机器人。
该机器人能够自主适应管径的变化，以解决当前机器人通过人为控制支撑机构造成的控制复杂、控制精度不高等问题。
首先，给出了管道机器人的设计需求，介绍了管道机器人整体结构与工作原理；然后，对机器人的支撑机构进行了方案设计和受力分析，分析了管道机器人整体结构的几何约束以及在弯道中的运动约束；最后，基于Adams软件对提出的方案进行仿真实验，验证了其在管道内的通过性。
关键词管道机器人自适应管径独立驱动结构设计Structural Design and Analysis of Adaptive Pipe Diameter Full Drive Pipeline RobotsZheng Likang Feng Yongli Li Zhanxian Liu Zhenhua（College of Mechanical Engineering, North China University of Technology, Tangshan 063210, China）Abstract Aiming at the problem that the internal condition of the pipeline can not pass the manual inspection after the completion of welding, a pipeline robot which can independently inspect the welded pipeline is proposed. The robot can adapt to the change of pipe diameter autonomously, so as to solve the problems of complicated control and low control precision caused by the artificial control of the support mechanism. Firstly, the design requirements of the pipeline robot are presented, and the overall structure and working principles of the pipeline robot are introduced. Secondly, the scheme design and force analysis of the supporting mechanism of the robot are carried out, and the geometric constraints of the overall structure of the pipeline robot and the movement constraints in the bend are analyzed. Finally, Adams software is used to simulate the proposed scheme to verify its passability in the pipeline.Key words Pipeline robot Adaptive pipe diameter Independent drive Structural design0 引言在现代社会，管道运输在天然气、油液等运输方面尤为重要，但由于管道受到振动、重压、腐蚀、气温等外部环境的影响以及自身影响经常出现损坏，导致管道的安全性面临着较大的问题。
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毕业设计题目：学生学号专业指导老师论文提交日期前言 (ⅰ)目录 (ⅱ)中文摘要 (ⅲ)第一章概述 (1)1.1机器人概述 (1)1.2管道机器人概述 (3)1.3国内外管道机器人的发展 (4)1.3.1国内管道机器人的发展 (4)1.3.2国外管道机器人的发展 (6)1.4 机器人的发展景 (8)第二章总体方案的制定与比较 (10)2.1 管道机器人设计参数和技术指标 (10)2.2总体结构的设计和较 (10)第三章部件的设计和算 (15)3.1 管道机器人工作量算 (15)3.3 撑开机构和放大杆组的计 (24)第四章其他 (32)5.1 大小锥齿轮的设计和核 (32)5.2 轴Ⅰ的设计和核 (35)5.3 键的校核 (44)在工农业生产及日常生活中，管道应用范围极为广泛。
在管道的使用过程中，会产生管道堵塞与管道故障和损伤，需要定期维护、检修等。
但管道所处的环境往往是人们不易达到或者不允许人们直接进入，所以开发管道机器人就显得尤为重要。
以金属冶炼厂管道清洁机器人为研究目标，根据其工作环境和技术要求设计了一种可适应φ700mm-φ1000mm管道的管道清洁机器人。
该管道机器人采用三履带式的可伸缩行走装置，操作装置为2个自由的的操作臂，末端操作器上安装有吸尘头，吸尘头吸起的灰尘通过吸尘软管收集在装灰箱体内。
当灰尘装满后，机器人行走到倒灰口，打开卸料门，将灰尘倒掉。
本次设计主要对管道清洁机器人进行结构设计，利用三维参数化特征建模软件Pro/Engineer建立了管道清洁机器人的三维模型，生成了机器人主要零部件的工程图。
对管道机器人中的主要机构进行动态仿真，验证了所设计机构的正确性。
最后对主要零部件进行了设计校核计算，并简单叙述了该机器人控制方案。
第一章概述1. 1 机器人概述机器人----这一词最早使用始于1920年至1930年期间在捷克作家凯勒尔*凯佩克（Karel capek）的名为"罗莎姆的万能机器人"的幻想剧中，一些小的人造的和拟人的傀儡绝对地服从其主人的命令。
这些傀儡被称为“机器人”。
该单词起源于捷克语“robota”。
意思是“强制的劳动”。
机器人的组成与人类相似。
举例说，人搬运某一物体的运动过程可用图（a ）所示的方块图来说明。
首先，人听到外部的命令或用眼睛看到外部的指令，并由眼睛测量出距离。
感受到这两种信息经过感觉神经送到大脑中，大脑经过分析计算，然后通过运动神经发出指令，手臂用最好的方式伸向物体，并将物体抓住，手上的感觉神经，感觉物体已经抓牢了，把信息传给大脑。
大脑命令手抓起物体，同时指令脚移动到所要求到达的地点，最后放下物体。
一般包括以下几个部分见图（b ）：1.2 管道机器人概述20世纪70年代以来, 石油、化工、天然气及核工业等产业迅速发展, 各种管道作为一种重要的物料输送设施, 得到了广泛应用。
由于腐蚀、重压等作用, 管道不可避免地会出现漏孔、裂纹等现象。
同时多数管道安装环境人们不能直接到达或不允许人们直接进入, 为进行质量检测和故障诊断, 采用传统的全面挖掘法、随机抽样法工程量大, 准确率低, 管道机器人就是为解决这一实际问题产生的。
它是由可沿管道内部或外部自动行走装置、携有一种或多种传感器及操作装置如：机械手、喷枪、焊枪、刷子。
管道机器人的工作空间是复杂、封闭的各种管道, 包括水平直管、各角度弯管、斜坡管、垂直管以及变径管接口等, 所以需要在操作人员的遥控操作或计算机自动控制下, 进行一系列管道作业。
管道机器人可完成的管道作业有以下几类：1.生产、安装过程中的管内外质量检测。
2.恶劣环境下管道清扫、喷涂、焊接、内部抛光等维护。
3.使用过程中焊缝情况、表面腐蚀、裂缝破损等故障诊断。
4.对埋地旧管道的修复。
5.管道内外器材运送、抢救等其它用用途。
1.3 国内外管道机器人的发展1.3.1 国内管道机器人的发展国内在管道机器人方面的研究起步较晚, 而且多数停留在实验室阶段。
哈尔滨工业大学邓宗全教授在国家“863”计划课题“X射线检测实时成像管道机器人的研制”的支持下, 开展了轮式行走方式的管道机器人研制, 实现了管内外机构同步运动作业无缆操作技术,并研制了链式和钢带式两种新型管外旋转机构。
该系统由六大部分组成(1)移动载体 (2)视觉定位(3)收放线装置 (4)X射线机(5)检测控制,系统控制 (6)防护系统西安交通大学设计制作了蠕动式微动直线自行走机构。
这种行走机构以电致伸缩微位移器做驱动器，以电磁铁机构作为可吸附于行走表面的保持器。
上海交通大学研发了小口径管道内蠕动式移动机构。
它是模仿昆虫在地面上爬行时蠕动前进与后退的动作设计的。
其主要机构由撑脚机构、三个气缸（前气缸、中气缸、后气缸）、软轴、弹簧片、法兰盘组成。
针对微小空间、微小管道实时探测的要求，研制成电磁驱动微小型管道机器人样机。
微小管道机器人由四个电磁驱动单元组成。
其驱动机理模拟生物体的蠕动爬行。
它是通过给线圈加一系列的时序脉冲进行控制，依次使各单元动作，达到蠕动爬行的运动。
1.3.2 国外管道机器人的发展国外关于燃气管道机器人的研究始于20世纪40年代, 由于70年代的微电子技术、计算机技术、自动化技术的发展, 管道检测机器人技术于90 年代初，得到了迅猛发展并接近于应用水平。
1.4 机器人的发展前景展望21世纪机器人技术的发展趋势，明显地向着智能化（intellectualization）方向发展，包括机器人本身向智能机器人进化和实现机器人化（robotization）生产系统。
具体地说，传感型智能机器人发展较快，新型智能技术（如临场感、虚拟现实、记忆材料、多智能体系统以及人工神经网络和专家系统等）在机器人上得到开发与应用，采用模块化设计技术，进一步推动机器人工程，注意开发微型和小新机器人，重视研制行走机器人，研制应用于非结构环境下工作地非制造业机器人和服务机器人，开发敏捷制造系统，军用机器人将用于装配部队等。
总的说来，虽然存在不少难关，甚至出现某些阴影，但新世纪机器人学的发展前景是十分光明和充满希望。
第二章总体方案的制定及比较2.1 管道机器人设计参数和技术指标（1）管道机器人的工作环境a．管道为金属冶炼厂烟气输送管道，管道为圆管，管道直径为φ700mm--φ1000mm，管道底部每周可形成厚约100mm的烟灰堆积层； b．；管道底部每隔50m有一可自动打开的清洁，供机器人倾倒垃圾；c．烟灰密度3.5g/cm3d．管道中有水平、小于30。
倾斜，3倍管道直径弯曲三种形式；（2）管道机器人的技术要求a. 机器人自动化程度高，控制方便灵活；b．机器人必须小巧、灵活、拆卸方便；c．机器人在工作过程中，其结构可适应应不同管径的变化情况；d．生产能力高，每小时清洁能力应在40m左右；2.2 总体结构的设计和比较（1）行走机构的设计根据国内外的管道机器人的移动方式大致可分为六种：㈠滚轮移动式优点是移动速度快，转弯容易，结构简单，易小型化，采用多轮方式时牵引力随轮数增加而增加。
缺点是着地面积小，维持一定的附着力较困难，这使得结构复杂，越障能力有限。
㈡履带移动式的优点是着地面积大，易产生较大的附着力，对路面的适应性强，牵引性能好，越障能力强。
缺点是体积大不易小型化，拐弯半径大，结构复杂，还要保持履带的张紧。
㈢活塞移动式依靠其首尾两端管内流体形成的压差为驱动力，随着管内流体的流动向前运动，其原理类似于活塞在汽缸内的运动，即把管道看作汽缸，把具有一定弹性和硬度的PIG看作活塞。
其缺点是：越障能力和拐弯能力差。
㈣蠕动移动式的优点是适应微小管径，越障能力强。
缺点是移动速度慢，控制复杂。
㈤足腿移动式的优点是对粗糙路面适应性能较好，越障能力极强，可适应不同管径的变化。
缺点是结构和控制复杂，行走速度慢。
根据设计参数和技术要求，所要研制的管道机器人必须要有高可靠性，高效率。
所以采用上述行走机构的移动方式的组合来实现行走，这样可利用其综合优点避免单一移动方式的缺点。
由于管道存在不同的弯管，这就要求机器人的行走机构有一定的拐弯能力和越障能力。
所以，设计了一种如下页图所示的可伸缩的三只履带腿式（三只腿成120°分布）组合行走机构。
其特点是：移动速度快、转弯比较容易、有较大牵引力、对粗糙路面适应性好、越障能力强；同时，可伸缩性使得机器人对变径管道有较好的自适应性。
（2）操作机构的设计根据管道机器人的操作对象是一些堆积的灰尘，并且灰尘在管道底部堆积，同时成疏松状，所以操作机构有以下两种方案：①借鉴吸尘器的工作原理。
利用带有操作臂的吸尘器的吸头，灰尘通过吸尘管道到主体内部，设计箱体的容积比较大，最后，移动到垃圾开口处倾倒垃圾，从而减少在往返的次数来提高工作效率。
②借鉴挖掘机的工作原理。
利用铲斗铲起灰尘，然后行走到管道底部的垃圾开口，倾倒灰尘。
这种方案简单，可靠；但是由于管道直径的限制，其铲斗的容积比较小，同时垃圾开口每隔50m才有一个开口，其大部分时间都在行走上，所以机器人的工作效率很低。
所以才用具有两个自由度的机械臂，臂末端附上吸尘器头，臂上附上塑料软管，软管最终以主体的垃圾箱密封连接。
（3）撑开机构的设计由于管径的变化，需要撑开机构来适应管径的变化。
在本机器人设计中，采用滚珠丝杠螺母副来和放大杆组来实现。
当丝杠4旋转时，丝杠螺母5在丝杠上左右移动，从而拉动撑开杆3，撑开杆3铰接在放大杆组2上，从而改变其倾角来适应管径的变化。
（4）最终方案的确定根据以上的分析和比较，最后得出最终方案。
设计的管道清洁机器人包括以下五部分：㈠行走装置（为整个行走提供动力）；㈡撑开杆组（适应管径的变化）；㈢操作臂装置（操作臂包括吸尘器的操作部分和倾倒垃圾部分）；㈣信号采集装置（为控制提供信号和图像）；㈤控制装置（控制管道清洁机器人行走和动作）。
㈠行走装置㈡撑开杆组㈢操作臂装置㈣信号采集装置㈤控制装置第三章总体方案的制定及比较2.1 管道机器人设计参数和技术指标（1）管道机器人的工作环境a．管道为金属冶炼厂烟气输送管道，管道为圆管，管道直径为φ700mm--φ1000mm，管道底部每周可形成厚约100mm的烟灰堆积层；b．烟灰密度3.5g/cm3 ；c．管道中有水平、小于30。
倾斜，3倍管道直径弯曲三种形式；d．管道底部每隔50m有一可自动打开的清洁，供机器人倾倒垃圾；（2）管道机器人的技术要求a. 机器人必须小巧、灵活、拆卸方便；b．生产能力高，每小时清洁能力应在40m左右；c．机器人在工作过程中，其结构可适应应不同管径的变化情况；d．机器人自动化程度高，控制方便灵活；2.2 总体结构的设计和比较（1）行走机构的设计根据国内外的管道机器人的移动方式大致可分为六种：㈠活塞移动方式㈡滚轮移动方式㈢履带移动方式㈣足腿移动方式㈤蠕动移动方式㈥螺旋移动方式其各有优缺点。