管道机器人设计—课程设计
管道巡检机器人的设计与实现
管道巡检机器人的设计与实现随着工业自动化的不断发展，各行各业对于机器人的需求也越来越高。
在石油、化工等行业中，管道的巡检一直是一项重要且繁琐的工作。
传统的管道巡检方式需要人工参与，不仅费时费力，而且存在安全隐患。
因此，设计并实现一款管道巡检机器人成为了行业内的迫切需求。
一、设计理念管道巡检机器人的设计理念是结合机器人技术与无人机技术，通过对管道进行全方位的巡检，确保管道的正常运行。
机器人需要具备自主导航、障碍物避让、安全监测等功能，以应对复杂和危险的工作环境。
二、关键模块（一）自主导航模块：机器人需要通过激光雷达、视觉传感器等设备获取周围环境的信息，并通过内置的导航系统确定行进路径。
同时，机器人需要具备SLAM（Simultaneous Localization and Mapping，同时定位与地图构建）能力，以保证行进轨迹的准确性和稳定性。
（二）机械臂模块：为了能够对管道进行全方位的巡检，机器人需要搭载灵活且可伸缩的机械臂。
机械臂上配备摄像头、传感器等设备，可以对管道的细节进行检查和记录。
机械臂模块还需要具备深度学习算法，能够对检测到的异常情况进行分析和预警。
（三）传感器模块：机器人需要搭载各种传感器，如温度传感器、振动传感器、气体检测传感器等，以实时监测管道的运行状态。
这些传感器要能够准确感知管道内部的各项指标，并将数据传输给控制中心，以便对异常情况及时处理。
（四）通信模块：机器人要能够与控制中心实时进行数据交互和信息传输。
通过无线通信技术，机器人可以将巡检数据、管道状态等信息上传到云端，以供后续的数据分析和处理。
三、实现技术（一）导航定位技术：利用激光雷达、视觉传感器等设备获取机器人周围环境的信息，通过内置的导航系统进行路径规划和优化，从而实现自主导航的能力。
（二）机械臂技术：采用灵活且可伸缩的机械臂，通过精确控制机械臂的运动，实现对管道的巡检。
同时，机械臂上配备的摄像头、传感器可以获取管道内部的详细信息。
管道爬壁机器人的设计
管道爬壁机器人设计作品内容简介现在的管道机器人在竖直或者是水平方向都很好的实现了检测与清理功能。
但至今还没有管道产品在复杂的管道中很好的工作。
为此我们设计了这款管道爬壁机器人，它既可以在水平管道中很好的工作还可以在竖直管道中完成工作，能够自如的在水平竖直交叉的复杂管道中完成检测，清理等工作。
该产品的主题结构为车体结构，在水平方向依靠车载力运动，在车体上安装有四个机械手臂，在机械手臂的前端安装有吸盘跟电磁铁，在塑料管道中依靠吸盘在竖直方向上运动，在铁质管道上利用电磁铁的磁力和机械手臂的交叉前进实现竖直方向的运动。
该作品灵活多变，不但可以适应复杂的管道还能够进行多样的工作。
我们依靠机械臂的灵活度与吸盘，电磁铁的吸力来实现该产品的爬壁功能，在水平方向上利用最传统的智能车作为动力，这样的设计完全可以满足水平方向与竖直方向的灵活转变，实现复杂管道的自由穿梭，进而可以让该机器人更好的实现其检测与清理功能。
该管道爬行机器人实现远程电脑控制，所得数据通过反馈处理使机器人能够完成各项做业。
一、研制背景及意义1、随着社会的快速发展,国家生产水平不断提高，产品更新也越来越快。
管道运输在我国运用比较普遍，但管道长期处在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。
这些管道受腐后，管壁变薄，容易产生裂缝，造成漏油、漏气的问题，存在重大安全隐患和经济损失。
在管道广泛使用的今天，管道的检测、清理、维护成了一个亟待解决的问题。
但是管道的封闭性和工作环境决定了这项工作的艰难。
时至今日，虽然经过各国学者的努力，已经有各种各样的机器人，但是他们大都存在这样或那样的问题，而且功能不够强大。
2、人民对管道清洁机械的要求是不仅科技含量要高，而且还要绿色、节能、环保。
能够满足不同类型管道的检测、维护、清理等要求。
3、管道爬行机器人的研究更好地为管道的检测、维护、清理提供了新的技术手段，这种技术更好的提高了管道监测的准确性和管道清理的安全性，也便于管道工程管理维护人员制定维护方案，清除管道垃圾防止堵塞，事前消除管道的安全隐患，从而节约大量的维修费用，降低管道维护成本，保障工业生产和人民生活及财产安全。
毕业设计-管道检测作业机器人(总体设计)
机电工程学院中南大学本科生毕业论文（设计）题目管道检测作业机器人总体设计学生姓名XXXX指导教师XXXX学院机电工程学院专业班级机电XXX班完成时间2010年6月8日中南大学毕业论文（设计）任务书毕业论文（设计）题目管道检测作业机器人总体设计题目类型]1[工程设计题目来源[1]___教师科研题毕业论文（设计）时间从2010年3 月1 日至2010年6 月8 日毕业论文（设计）内容要求：（1）技术指标：（a）自适应管道直径为270-300mm，驱动力＞800N；（b）在管道内的移动速度大于10cm/s；（c）能通过曲率半径600mm，总长为10m的倒U型管道；（4）能够搭载微型CCD和无损检测传感器对管道内的裂纹和腐蚀缺陷等进行检测与修补作业。
（2）完成总体方案设计、总体布局和结构确定，行走机构原理设计、控制电机选型等。
（3）要求具有电缆控制和遥控两种功能。
完成传感检测原理与检测作业功能装置设计与控制系统方案。
1.具体完成下列设计工作：（1）查阅文献和实习，了解国内外管道检测作业机器人的现状和发展趋势，并翻译相关资料一篇；（2）按要求完成管道检测作业机器人功能设计与总体方案设计；（3）完成管道检测作业机器人总体布局、结构设计计算与行走方式确定；（4）完成传感检测系统方案、传感器选型与检测功能布置设计；（5）整理相关资料，撰写设计说明书。
要求设计图纸不少于4张1#图，设计说明书不少于50 页。
[1]题目类型：(1)理论研究(2)实验研究(3)工程设计(4)工程技术研究(5)软件开发[2]题目来源：(1)教师科研题(2)生产实际题(3)其它2.主要参考资料1)成大先主编.机械设计手册.北京：化学工业出版社，20022)刘政华，何将三.机械电子学.长沙：国防科技大学出版社，1999.103)杨培元,朱福元主编. 液压系统设计简明手册. 北京：机械工业出版社，19944)《电气工程师手册》第二版编辑委员会编. 电气工程师手册. 北京：机械工业出版社，20005)沈红卫编著. 单片机应用系统设计实例与分析. 北京：北京航空航天大学出版社，20036)黄菊生编著. 单片机原理与接口技术. 北京：国防工业出版社，20073.毕业论文（设计）进度安排指导教师（签名）____________ 时间：__________________系(所)主任(签名) ____________ 时间：_________________主管院长（签名）______________ 时间：__________________中南大学毕业论文（设计）成绩评定表（一）指导教师评语XXX同学在毕业设计过程中，态度较积极主动，工作较扎实认真，较好地完成了毕业设计任务书规定的工作任务——管道检测机器人总体设计。
管道机器人设计—课程设计
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。
螺旋轮式管道机器人设计及其制作
长江大学毕业论文（设计）题目名称：螺旋轮式管道机器人设计及其制作题目类型：学生姓名：周佳伟院 (系）：机械学院专业班级：机械11102班指导老师：吕志鹏时间： 20154月25号~5月12号完成时间2015年5月螺旋轮式管道机器人设计及其制作摘要本设计的主要内容是螺旋推进管道机器人的组成及工作原理,对机器人的机械结构进行了设计,并且分析了其在弯管内的几何与运动约束条件。
新型的旋转体和保持体结构的设计,使此管道机器人具有较大的牵引力和移动速度。
机器人采用节段式设计,使得其具有强大的功能扩展性。
在制冷、化工、核电站等领域,采用常规方法对小型管道检测存在中毒、辐射等危险,且费时费力。
因此,小型管道机器人在细小管道检测方面具有良好的应用前景,并且其机械结构具有较高的实用价值和学术意义。
螺旋轮式管道机器人特点：轮式行走具有结构简单、行走连续平稳的特点。
关键字：管道轴螺旋推进管道机器人旋转体管道检测机械结构目录第一章绪论 (3)§1.1 机器人的定义及其组成 (3)§1.2 机器人的发展历程 (4)§1.3 机器人在各大领域的应用 (5)§1.4 螺旋轮式管道机器人 (6)第二章机器人总体方案设计 (7)§2.1设计方案过程及特点 (7)§2.2 机械结构 (7)第三章机器人系统控制 (14)第四章机器人制作过程 (16)第五章设计总结 (18)参考文献 (21)正文第一章绪论§1.1 机器人的定义及其组成1920年，捷克剧作家卡雷尔•卡佩克发表了科幻剧本《罗萨姆的万能机器人》，他在说剧本中首次提出了“机器人（Robot）”这个词，并且把机器人描绘成像人一样工作的机器，不知疲倦地工作。
自此之后，不仅“机器人（Robot）”这个词广泛的流行，而且设计制造机器人的活动也异常风行。
现在，国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。
一般说来，人们都可以接受这种说法，即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。
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。
免费毕业管道清灰机器人设计一
免费—-管道清灰机器人设计(一)1．１．1 机器人定义在科技界，科学家会给每一个科技术语一个明确的定义,但机器人问世已有几十年,机器人的定义仍然仁者见仁,智者见智，没有一个统一。
原因之一是机器人还在,新的机型，新的功能不断涌现.机器人涉及到了人的概念，成为一个难以回答的哲学问题。
就像机器人一词最早诞生于科幻之中一样,人们对机器人充满了幻想。
也许正是由于机器人定义的模糊，才给了人们充分的想象和创造空间。
机器人主要类型: 操作型机器人:能自动控制,可重复编程，多功能,有几个自由度，可固定或运动，用于相关自动化系统中。
程控型机器人：按预先要求的顺序及条件,依次控制机器人的机械动作。
示教再现型机器人：通过引导或其它方式，先教会机器人动作，输入工作程序,机器人则自动重复进行作业。
数控型机器人：不必使机器人动作，通过数值、语言等对机器人进行示教,机器人根据示教后的信息进行作业. 感觉控制型机器人：利用传感器获取的信息控制机器人的动作。
适应控制型机器人:机器人能适应环境的变化，控制其自身的行动。
学习控制型机器人:机器人能“体会”工作的经验,具有一定的学习功能,并将所“学”的经验用于工作中。
智能机器人:以人工智能决定其行动的机器人。
XX 1。
1。
2我国科学家对机器人的定义XX我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器具备一些与人或生物相似的智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。
在研究和开发未知及不确定环境下作业的机器人的过程中，人们逐步认识到机器人技术的本质是感知、决策、行动和交互技术的结合.随着人们对机器人技术智能化本质认识的加深，机器人技术开始源源不断地向人类活动的**个领域渗透。
结合这些领域的应用特点,人们了**式**样的具有感知、决策、行动和交互能力的特种机器人和**种智能机器，如移动机器人、微机器人、水下机器人、医疗机器人、军用机器人、空中空间机器人、娱乐机器人等.对不同任务和特殊环境的适应性，也是机器人与一般自动化装备的重要区别.这些机器人从外观上已远远脱离了最初仿人型机器人和机器人所具有的形状，更加符合**种不同应用领域的特殊要求,其功能和智能程度也大大增强，从而为机器人技术开辟出更加广阔的空间. **宋健指出：“机器人学的进步和应用是２0世纪自动控制最有说服力的成就,是当代最高意义上的自动化”.机器人技术综合了多学科的成果,代表了高技术的前沿,它在人类生活应用领域的不断扩大正引起国际上重新认识机器人技术的作用和影响。
管道机器人的应用教案
管道机器人的应用教案教案标题：管道机器人的应用教案教案目标：1. 了解管道机器人的基本概念和原理。
2. 掌握管道机器人的应用领域和优势。
3. 培养学生的创新思维和解决问题的能力。
4. 培养学生的团队合作和沟通能力。
教案步骤：引入活动：1. 向学生介绍管道机器人的概念和应用领域，如石油管道、水利管道等。
2. 引导学生思考，为什么需要使用管道机器人？它有哪些优势和挑战？知识讲解：3. 讲解管道机器人的基本原理和结构，包括传感器、执行器、通信系统等。
4. 介绍管道机器人的应用案例，如清洁、检测、维修等。
案例分析：5. 将学生分成小组，每组选择一个具体的管道机器人应用案例进行分析。
6. 引导学生思考，该案例中的问题和挑战有哪些？如何设计和改进机器人来解决这些问题？设计实验：7. 每个小组根据选定的案例，设计一个管道机器人的原型或模型。
8. 学生可以使用废旧材料或简单的机器人组件来制作原型。
9. 学生需要思考并解决机器人在管道中行进、检测、清洁等方面的技术问题。
实践操作：10. 小组成员分工合作，完成管道机器人原型的制作和测试。
11. 学生需要记录实验过程、数据和结果，并进行分析和总结。
展示和讨论：12. 每个小组向全班展示他们的管道机器人原型，并分享他们的设计思路和实验结果。
13. 学生进行互动讨论，评价和提出改进意见。
总结和评价：14. 教师对学生的设计、实验和展示进行评价，并给予肯定和建议。
15. 学生总结本次活动的收获和体会，思考管道机器人的未来发展和应用前景。
教学资源：- 管道机器人的相关资料和案例分析。
- 废旧材料或简单的机器人组件。
- 实验记录表和分析工具。
- 展示和讨论的场地和设备。
教学评估：- 学生对管道机器人的基本概念和原理的理解程度。
- 学生对管道机器人应用案例的分析和解决问题的能力。
- 学生在团队合作和沟通方面的表现。
- 学生对本次活动的总结和思考。
教学延伸：- 邀请相关领域的专家进行讲座或实地考察，深入了解管道机器人的最新发展和应用。
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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。