管道除尘机器人结构设计论文
《2024年流体驱动的微管道机器人的研究与设计》范文
《流体驱动的微管道机器人的研究与设计》篇一一、引言随着微纳技术的发展，微管道机器人作为一种新型的微型机械设备，在生物医学、环境监测、工业制造等领域展现出巨大的应用潜力。
其中，流体驱动的微管道机器人以其独特的运动方式和无创、高效的特性备受关注。
本文旨在探讨流体驱动的微管道机器人的研究背景、设计思路及其关键技术。
二、研究背景及意义微管道机器人，作为微型机械系统的一种，能够实现在狭窄空间内的精准操控和作业。
其核心驱动技术分为多种，其中流体驱动因其简单、环保、低能耗等优点而备受青睐。
通过流体的驱动，微管道机器人可以在复杂的环境中如血管、管道等内部进行作业，实现诸如药物输送、污染物检测等任务。
因此，流体驱动的微管道机器人的研究具有重要的科学意义和应用价值。
三、设计思路3.1 结构组成流体驱动的微管道机器人主要由以下几个部分组成：微型机体、动力系统、控制系统和传感器系统。
其中，微型机体负责机器人的整体结构和形态；动力系统利用流体作为驱动源，实现机器人的运动；控制系统负责机器人的路径规划和动作控制；传感器系统则用于感知环境信息，为机器人提供反馈。
3.2 驱动原理流体驱动的原理主要基于流体力学和动力学原理。
通过外部流体的作用力，驱动机器人进行运动。
具体来说，当外部流体流经机器人时，通过改变流体的流向或流速，产生推动力，使机器人沿特定方向移动。
四、关键技术4.1 微型机体设计微型机体设计是微管道机器人设计的关键之一。
在保证机器人功能的前提下，要尽可能减小其尺寸，以适应狭窄的工作环境。
同时，机体材料的选择也至关重要，需要具备足够的强度和耐腐蚀性。
4.2 动力系统设计动力系统是流体驱动微管道机器人的核心部分。
设计时需考虑流体的流动特性、驱动力的产生方式以及能量的转换效率等因素。
同时，动力系统的稳定性也是确保机器人稳定运行的关键。
4.3 控制系统设计控制系统负责机器人的路径规划和动作控制。
设计时需考虑控制算法的复杂度、实时性以及可靠性等因素。
《2024年流体驱动的微管道机器人的研究与设计》范文
《流体驱动的微管道机器人的研究与设计》篇一一、引言随着微纳技术的发展，微管道机器人逐渐成为研究热点。
在生物医学、环境监测、工业制造等领域，流体驱动的微管道机器人以其独特优势展现出巨大的应用潜力。
本文将重点研究流体驱动的微管道机器人的设计原理及其实验方法，旨在推动其技术进步和应用领域拓展。
二、研究背景及意义随着科学技术的发展，微管道机器人在微纳尺度上的应用日益广泛。
传统的机械驱动方式在微小空间中存在诸多限制，而流体驱动技术则能够提供更灵活、更高效的运动方式。
流体驱动的微管道机器人能够在复杂环境中进行高效作业，为生物医学检测、环境监测和工业制造等领域带来革命性的技术突破。
三、微管道机器人设计原理流体驱动的微管道机器人主要依赖于流体的动力学特性实现运动。
其设计原理包括以下几个关键部分：1. 结构设计：机器人的结构应适应微小空间，采用轻质材料以减小阻力。
同时，结构应具备足够的强度和稳定性，以应对复杂环境中的挑战。
2. 流体驱动机制：通过外部流体的作用力，驱动机器人运动。
这种机制需要精确控制流体的流动，以确保机器人的稳定性和精确性。
3. 传感器与控制系统：机器人内部配置的传感器可实时感知环境信息，通过控制系统进行实时反馈调整，以实现精准的导航和作业。
四、设计与实现设计过程中需考虑以下几个关键方面：1. 尺寸优化：在满足功能需求的前提下，尽可能减小机器人的尺寸，以适应微小空间。
2. 材料选择：选择轻质、高强度的材料，以减小阻力并提高稳定性。
3. 动力系统设计：设计高效、稳定的流体动力系统，确保机器人在复杂环境中的运动能力。
4. 控制系统开发：开发精确的控制系统，实现机器人的自主导航和精确作业。
实验实现过程中，首先需搭建实验平台，进行初步的模型验证和性能测试。
然后，通过不断优化设计和调整参数，逐步提高机器人的性能和稳定性。
最后，进行实际环境中的测试，验证机器人的实际应用效果。
五、实验方法与结果分析实验方法主要包括模型搭建、性能测试、参数优化和实际环境测试等步骤。
管道清洗机器人_毕业论文
摘要火炮在发射后会在身管内残留大量的物质，这些物质受高温、高压的与管壁黏贴非常牢固极不易清除，会导致身管内壁的腐蚀，进而影响炮的准确性、可靠性并影响身管的使用寿命。
这些残留物主要依靠人工和机械的方法清除，设备笨重、智能化程度低，士兵劳动强度大，效率低，且清不高，不能满足和适应现代化高科技战争的作战要求。
清洗机器人，该机器人与火炮身管构成一个柔性统，可实现清洗的智能化及管内状况的可视化，不仅极大地减轻士兵的劳动而且可以有效提高火炮身管的维护保养水平和寿命，对提高部队战斗力具的军事和经济效益，具有广阔的应用前景。
关键词：管道清洗机器人单片机自动控制AbstractDue to high temperature and pressure, the remaining substances in the bore after the gun is launched will adhere to the bore firmly and can't be removed easily, which will result in erosion of the bore and have an impact on the veracity and reliability of the gun launching as well as its operating life. These substances are removed with manual and mechanical cleaning mainly, which can't meet and accommodate with the campaign need of modernization high-tech wars because of unwieldy equipment, low intelligentization, over laboring intension of soldiers, low efficiency and cleaning extent.Robot and bore achieves in intelligentization of cleaning and visualization of inner bore, which not only greatly lessens laboring tension of soldiers, but advances maintenance level and operating life of bore as well. It is of bright future in expansive application and of great military and economic benefit in enhancing battle effectiveness of the army.Key words： bore cleaning； robot；single chip microcomputer；automationAbstract (II)第一章绪论 (1)1.1课题研究背景及关键技术 (1)1.1.1课题的研究背景 (1)1.1.2课题的关键技术 (2)1.2国内外管道机器人的研究现状和发展方向 (3)1.2.1管道机器人的研究现状 (3)1.2.2管道机器人的发展方向 (5)1.3课题的研究意义 (5)第二章炮管擦洗机器人总体方案设计 (7)2.1需求分析与设计思路 (7)2.2移动功能模块设计 (8)2.2.1运动方式分析与选择 (8)2.2.2自适应机构设计 (9)2.3擦洗功能模块设计 (11)2.3.1炮膛擦洗过程分析与研究 (11)2.3.2轴向往复式擦洗头设计 (11)2.4控制功能模块设计 (13)2.4.1主控制系统 (13)2.4.2传感器 (13)2.4.3驱动系统 (13)第三章管道清洗机器人详细设计 (15)3.1移动功能模块设计与分析 (15)3.1.1传动机构设计 (15)3.1.2连接件设计 (16)3.2擦洗功能模块的设计 (18)3.2.1旋转式清洗头设计 (18)3.3控制系统的设计 (18)3.3.1主控制芯片 (19)3.3.2 ATmega128介绍 (20)3.3.3电机控制技术 (21)3.4最小系统电路设计 (23)3.4.1时钟/复位模块设计 (23)3.4.2电源模块设计 (23)3.5人机接口电路设计 (24)3.5.1 LCD显示模块 (24)3.5.2键盘电路 (25)3.5.3蜂鸣器电路 (25)3.5.4串口通信模块 (26)3.6电机控制电路设计 (26)第四章系统软件设计 (28)4.1系统软件架构 (28)4.1.1 PWM调速程序设计 (28)结论 (31)5.1论文总结 (31)5.2工作展望 (31)参考文献 (32)附录 (34)第一章绪论1.1课题研究背景及关键技术1.1.1课题的研究背景现代国防工业日新月异，武器装备制造及维护的技术水平直接决定了国家的军事实力。
一种机械式管道清淤机器人的设计
一种机械式管道清淤机器人的设计沈体强摘要：文章设计了一种机械式管道清淤机器人，主要通过电动缸控制清淤斗升降和翻转的方式完成清淤工作。
介绍了清淤机器人的系统组成和工作原理，确定了主要技术参数。
该机械式管道清淤机器人的研究，开辟了一条解决排水管道淤积堵塞问题的道路。
关键词：机械式；管道清淤机器人；设计；研究1概述随着我国城市的建设和人民生活水平的提高，各省市的用水量不断增加，随之排水管道的排水量也不断增加。
而人们所排放的生活垃圾、工厂所排放的工业垃圾以及建筑垃圾等经常导致排水管道淤泥沉积，如果不按时清理，必然导致管道堵塞，污水溢流。
不仅会污染环境，还可能妨碍交通运输的正常运行，甚至给人们正常的生活带来困扰，损害市容市貌，给国家和人民造成巨大的经济损失。
我国排水管道的分布非常广泛，管道内部环境更是复杂多变，所以城市排水管道的清理和维护工作非常棘手。
目前，大多数情况下只能通过人工作业的方式进行清理，且清理效果不是很有效。
然而管道里往往含有一些有毒气体，给工人的工作带来了非常大的困难，而且容易对工人的身体健康造成伤害。
于是，我们设计了一种机械式管道清淤机器人，能够安全高效的清理管道淤泥，为城市管道清理工作提供了一种新的解决方法[1]-[3]。
2清淤机器人的系统组成及工作原理2.1清淤机器人的系统组成机械式管道清淤机器人主要由机械系统和控制系统两部分组成。
如图1所示，机器人的机械系统主要包括清淤斗清淤机构部分和一体化箱体结构。
机械式排水管道清淤机器人适用于管径300mm以上的排水管道，在管道内的空间是有限的，因此，机器人的整体结构参数要尽可能的小并且要保证输出稳定的清淤力[4]。
整机结构设计方面要着重考虑清淤机器人在管道中的密封问题，从机械设计的角度提高密封的可靠性，我们采用一体化箱式结构提高机器人的密封性[5]。
清淤机器人的总体结构设计采用轮式行走机构，以蓄电池为动力源，以电动缸驱动力控制清淤斗的升降和翻转。
【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]
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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。
中央空调通风管道清扫机器人机构设计与工作性能分析
中央空调通风管道消除机器人机构设计与工作性能分析一、引言中央空调系统在现代建筑中得到了广泛的应用，它能够为室内提供舒适的温度和通风环境。
然而，长期使用后，空调通风管道内会积累大量的灰尘，细菌和有害物质，这不仅会影响空调系统的工作效率，还会对人体健康构成恐吓。
因此，进行定期消除和消毒是保持中央空调良好工作状态和室内空气质量的重要手段。
二、机器人机构设计为了解决中央空调管道消除的难题，我们设计了一种中央空调通风管道消除机器人。
机器人机构包括底盘，行走装置，机械臂，消除装置和控制系统等主要部件。
底盘是机器人的基础结构，能够提供稳定的支撑。
行走装置接受履带设计，能够在管道内快速穿行，并适应不同直径和外形的管道。
机械臂由多个关节组成，可以自由弯曲和伸展，以适应不同位置和角度的清洁工作。
消除装置接受刷子和吸尘器的组合，通过旋转刷子清除管道内的灰尘，并通过吸尘器将污物吸走。
控制系统负责对机器人进行遥程操作和控制，实现消除任务的自动化。
三、工作性能分析1. 消除效果分析通过对中央空调管道进行大量试验，我们发现机器人消除效果分外好。
机械臂的灵活性使其能够遮盖到管道的每个角落，并且清除效果分外彻底。
消除装置的设计合理，刷子旋转可以产生足够的清洁力，吸尘器能够将污物彻底抽走。
经过消除后，管道内的污染物明显缩减，室内空气质量得到了明显改善。
2. 自主导航能力分析机器人具备自主导航能力，可以依据预设的路线进行自主行走。
通过激光测距仪和红外传感器等传感器的合理安置，机器人可以实时感知管道的环境变化，并依据自身的位置和方向进行调整。
在实际测试中，机器人能够准确地按照设定的路径行走，在遇到障碍物时能够准时绕过，具有良好的自主导航能力。
3. 消除效率分析机器人的消除效率分外高。
由于机器人的行走装置接受履带设计，具有很好的抓地力，可以在管道内快速行进。
机械臂的灵活性使其可以快速遮盖到管道的每个角落，并且刷子旋转和吸尘器的组合设计使清洁速度得到了提高，大大节约了清洁时间。
管道除尘机器人结构的设计
任务书一、题目及专题：1、题目管道除尘机器人结构设计的研究2、专题二、课题来源及选题依据1) 该课题为企业生产实际，目前，我国燃煤电厂输灰管道的除垢方法基本上可分为化学法和物理法。
经实践应用，上述方法均存在一定局限性，不能同时符合环保及技术性、经济性要求，多数不被电厂接受。
目前常用的是化学清洗法和人工振击法。
但这两种方法也各有缺点。
2) 本课题就是针对这一现状，对输灰管道清灰机器人进行初步探讨，以期能达到清洁环保等功能，完成该课题可对我们大学期间所学知识进行一次全面的专业训练，可以培养我们掌握如何运用过去所学知识去解决生产中实际问题的方法，增强从事本专业实际工作所必需的基本能力和开发研究能力，可以提高我们的专业素质，为今后走上工作岗位打下一个良好的基础。
三、本设计（论文或其他）应达到的要求：1、能正确合理分析产品设计的具体要求和产品的功能实现；2、能合理根据产品的设计要求拟定多种解决方案，并进行多方案优化分析设计；3、合理选择和设计部件的传动方案，并能进行一些必要的设计计算；4、正确选择零部件中各零件，并能进行一定的校核计算和优化设计；5、绘制机器人行走部件装配图；6、设计绘制零件工作图若干；7、编制设计计算说明书1份；开题报告摘要基于利用行星磨头清洗技术对管道进行清洗的目的，在总结现有的管道机器人设计方案的基础上，根据现场的实际情况，论文首先对管道清洗机器人行走部分进行方案设计，经分析比较后确定了新型管道清洗机器人行走的较佳设计方案，并据此方案对机器人作了行走部分结构设计;对机器人的行走特性进行了研究，提出了使机器人在管道内能够保持稳定运行的方法.通过对机器人机构的设计和机器人在直管道内运动情况的思考研究，进一步验证了设计思想的可行性。
最后，研究了管道清洗机器人行走系统的安全性能，给出了在高压情况下保证行走系统安全的基本方案，为管道清洗机器人系统的实用化提供可靠的依据。
关键词: 管道机器人；安全防护；行走AbstractBased on the use of planetary grinding head cleaning technology for the purpose of cleaning pipes, at the conclusion of the existing pipeline robot design based on the actual situation at the scene, the first paper on the pipe cleaning robot to walk part of program design, by analysis and comparison a new pipeline after cleaning robot designed to walk a better program, and accordingly the program made a walk on part of the structure of robot design; characteristics of walking robots have been studied and put forward in the pipeline so that the robot was able to remain stable The method of operation. By the design of the robot body and the robot movement in the straight tube case study of thinking, and further verify the feasibility of the design idea.Finally, the research pipeline cleaning robot running the safety of the system performance, given the high-pressure circumstances to ensure that the basic operating system security program, for pipe cleaning robot system of the utility to provide a reliable basis.Key words: pipe robot; security; walk目录摘要........................................................................................................................................... I II ABSTRACT .................................................................................................................................. V I 绪论. (1)1 概述 (2)1.1管道清洗机器人常见问题分析 (2)1.2除垢机器人理念 (2)1.3基本设计任务 (3)1.4毕业设计的目的 (3)2.1管道射流清洗机器人的本体设计 (4)2.1.1 移动方式选择 (4)2.1.2 传动方案的选择 (4)2.2管道清洗机器人变管径自适应性方案设计 (6)2.3动力系统的设计计算 (9)2.3.1 管道机器人行驶阻力分析 (9)2.3.2 减速器的选择 (12)2.4机器人的速度和驱动能力校核 (13)2.4.1 运动速度校核 (13)2.4.2 驱动能力校核 (13)3 链轮传动的设计计算 (15)3.1链轮设计的初始条件 (15)3.2链轮计算结果 (15)3.3历史结果 (16)4 蜗轮蜗杆的设计计算 (18)4.1蜗轮蜗杆基本参数设计 (18)4.1.1 普通蜗杆设计输入参数 (18)4.1.2 材料及热处理 (19)4.1.3 蜗杆蜗轮基本参数 (20)4.1.4 蜗蜗轮精度 (21)4.1.5 强度刚度校核结果和参数 (22)4.1.6 自然通风散热计算 (22)4.2蜗杆轴的结构设计 (23)4.2.1 轴的强度较核计算 (23)4.2.2 轴的结构设计 (27)4.2.3 键的校核 (27)5 弹簧的设计计算 (29)6 安全性能 (31)结论 (32)参考文献 (34)致谢 (33)管道除尘机器人行星结构设计绪论1.1本课题研究的内容和意义用于石油、天然气乃至民用上下水等管道在传输液、气体过程中，因温度、压力不同及介质与管道之间的物理化学作用，常常会高温结焦，生成油垢、水垢，存留沉积物，腐蚀物等，使有效传输管径减少，效率下降，物耗、能耗增加，工艺流程中断，设备失效，发生安全事故。
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摘要基于利用行星磨头清洗技术对管道进行清洗的目的，在总结现有的管道机器人设计方案的基础上，根据现场的实际情况，论文首先对管道清洗机器人行走部分进行方案设计，经分析比较后确定了新型管道清洗机器人行走的较佳设计方案，并据此方案对机器人作了行走部分结构设计;对机器人的行走特性进行了研究，提出了使机器人在管道内能够保持稳定运行的方法.通过对机器人机构的设计和机器人在直管道内运动情况的思考研究，进一步验证了设计思想的可行性。
最后，研究了管道清洗机器人行走系统的安全性能，给出了在高压情况下保证行走系统安全的基本方案，为管道清洗机器人系统的实用化提供可靠的依据。
关键词: 管道机器人；安全防护；行走AbstractBased on the use of planetary grinding head cleaning technology for the purpose of cleaning pipes, at the conclusion of the existing pipeline robot design based on the actual situation at the scene, the first paper on the pipe cleaning robot to walk part of program design, by analysis and comparison a new pipeline after cleaning robot designed to walk a better program, and accordingly the program made a walk on part of the structure of robot design; characteristics of walking robots have been studied and put forward in the pipeline so that the robot was able to remain stable The method of operation. By the design of the robot body and the robot movement in the straight tube case study of thinking, and further verify the feasibility of the design idea.Finally, the research pipeline cleaning robot running the safety of the system performance, given the high-pressure circumstances to ensure that the basic operating system security program, for pipe cleaning robot system of the utility to provide a reliable basis.Key words: pipe robot; security; walk目录摘要 (I)ABSTRACT (II)绪论 (1)1 概述 (2)1.1管道清洗机器人常见问题分析 (2)1.2除垢机器人理念 (2)1.3基本设计任务 (3)1.4毕业设计的目的 (3)2.1管道射流清洗机器人的本体设计 (4)2.1.1 移动方式选择 (4)2.1.2 传动方案的选择 (4)2.2管道清洗机器人变管径自适应性方案设计 (6)2.3动力系统的设计计算 (9)2.3.1 管道机器人行驶阻力分析 (9)2.3.2 减速器的选择 (12)2.4机器人的速度和驱动能力校核 (13)2.4.1 运动速度校核 (13)2.4.2 驱动能力校核 (13)3 链轮传动的设计计算 (15)3.1链轮设计的初始条件 (15)3.2链轮计算结果 (15)3.3历史结果 (16)4 蜗轮蜗杆的设计计算 (18)4.1蜗轮蜗杆基本参数设计 (18)4.1.1 普通蜗杆设计输入参数 (18)4.1.2 材料及热处理 (19)4.1.3 蜗杆蜗轮基本参数 (20)4.1.4 蜗蜗轮精度 (21)4.1.5 强度刚度校核结果和参数 (22)4.1.6 自然通风散热计算 (22)4.2蜗杆轴的结构设计 (23)4.2.1 轴的强度较核计算 (23)4.2.2 轴的结构设计 (27)4.2.3 键的校核 (27)5 弹簧的设计计算 (28)6 安全性能 (30)结论 (31)参考文献 (33)致谢 (32)绪论1.1本课题研究的内容和意义用于石油、天然气乃至民用上下水等管道在传输液、气体过程中，因温度、压力不同及介质与管道之间的物理化学作用，常常会高温结焦，生成油垢、水垢，存留沉积物，腐蚀物等，使有效传输管径减少，效率下降，物耗、能耗增加，工艺流程中断，设备失效，发生安全事故。
尽管通过添加化学剂，采用合理的工艺参数，进行水质处理措施可以在一定程度上改善这些情况，但要完全避免污垢的产生是不可能的。
我国的管道清洗行业长期以来80%采用的是化学方法以及手工清洗和机械清洗方法，成本高、效率低、污染环境等，远远不能满足现代社会日益增长的要求。
探索和开发高效的清洗方法成为工业生产和人民生活的不可或缺的环节。
利用行星磨头清洗是一种新的清洗方法。
与化学清洗及手工、机械清洗相比，具有清洗质量好、效率高、适应性强、成本低等一系列优点，可达到返旧还新的效果。
作为一种清洁、高效、对环境无污染的清洗技术，具有可观的经济和社会效益。
1.2国内外发展状况目前在管道清洗过程中，清洗设备绝大部分是采用无动力缆绳拖拉行走方式来进行清洗，无法根据管道的内部情况进行清洗参数的动态调整，管径的适应能力较差。
为了解决这个问题，着眼于管道行走清洗机器人的研究开发，而在国内这方面研究尚少。
为了较好地解决管道(束)的清洗难题，开发和研制管道清洗机器人势在必行。
我们设计管道清洗机器人是把行星磨头清洗技术与机器人技术结合起来，进行综合设计开发，因此它的深入研究也将推动管道清洗技术的发展。
1.3本课题应达到的要求作为高压水和化学清洗的有效补充手段，行走式管路清洗方法具有一定的独特性：如成本低廉、安全性好、无任何环境污染、水电消耗非常小。
尤其是在化学清洗和高压水清洗方法无法应用或成本不允许的情况下,利用除垢机器人清洗能够发挥独特的作用,并取得良好的效果。
我们采用的是压缩空气喷洗机器人。
除垢机器人的首要要解决的问题就是行走问题，怎样使机器人在管道中行走是除垢机器人能否成功完成的重要环节之一。
目前管内机器人的驱动方式有自驱动(自带动力源)、利用流体推力、通过弹性杆外加推力三种方式。
根据输灰管道和回水管道内的实际情况，管道除垢机器人宜采用自驱动方式。
采用双步进电机驱动，通过谐波减速器将动力传递给行走装置。
尽管自驱动管内机器人行走可以采用的轮式、脚式爬行式、蠕动式，履带式等多种形式，但因管道内有灰、灰垢和其他杂物，环境恶劣，附着能力差采用履带式方式比较合适，可以增大行走机构和管道内表面的接触面积，提高行走时机器人的附着能力。
1 概述1.1 管道清洗机器人常见问题分析目前，我国燃煤电厂输灰管道的除垢方法基本上可分为化学法和物理法。
化学方法有加酸、炉烟(C02)、阻垢剂、分散剂；物理方法有人工振击法、管材法、三相流法、晶种过滤、电解、电场、磁场、超声波和高频电磁场防垢，还有利用空穴效应和气蚀原理清垢的液气压清垢法等。
经实践应用，上述方法均存在一定局限性，不能同时符合环保及技术性、经济性要求，多数不被电厂接受。
目前常用的是化学清洗法和人工振击法。
大多数的排灰管道都使用化学清洗，一般每隔1～2年需对冲灰管道进行一次清垢，化学清洗法存在很多弊端。
酸洗除垢法大部分是采用盐酸或硝酸加入适量的缓蚀剂配制而成的酸洗液。
注入(或打入)管内进行除垢。
酸洗液的效能是对水垢有溶解，剥离和疏松的作用，从而达到除垢的目的。
酸洗除垢法工艺比较复杂，需要专业人员进行操作；酸洗液要根据水垢的性质，厚度进行配制，要求较为严格；酸洗法因为有酸，故对管道有一定的腐蚀副作用，因而锅炉酸洗次数不能过多少数电厂为了环保和节约资金，采用人工振击法清理。
当管道内的灰垢沉积到一定程度，严重影响电厂正常生产时，将灰垢集中处的管道切割，用铁锤人工振击管道，使灰垢和管道剥离，然后用吊车将管道吊起将灰垢倾倒出来。
这种清理办法虽然简单，清理效果好，但需切割管道，容易使管道变形，且费工费时，劳动强度大。
目前也有研究采用高压水射流进行清洗的清洗机器人。
但是采用高压水射流一方面会产生大量的废水，很难处理。
有不少管道经过农田，清洗产生的废水不及时处理会对农田造成很大的污染。
另一方面高压水射流清洗成本较大，每清洗一段管道都要用去几吨甚至十几吨水。
1.2 除垢机器人理念作为高压水和化学清洗的有效补充手段，行走式管路清洗方法具有一定的独特性：如成本低廉、安全性好、无任何环境污染、水电消耗非常小。
尤其是在化学清洗和高压水清洗方法无法应用或成本不允许的情况下,利用除垢机器人清洗能够发挥独特的作用,并取得良好的效果。
我们采用的是压缩空气喷洗机器人。
除垢机器人的首要要解决的问题就是行走问题，怎样使机器人在管道中行走是除垢机器人能否成功完成的重要环节之一。
目前管内机器人的驱动方式有自驱动(自带动力源)、利用流体推力、通过弹性杆外加推力三种方式。
根据输灰管道和回水管道内的实际情况，管道除垢机器人宜采用自驱动方式。
采用双步进电机驱动，通过谐波减速器将动力传递给行走装置。
尽管自驱动管内机器人行走可以采用的轮式、脚式爬行式、蠕动式，履带式等多种形式，但因管道内有灰、灰垢和其他杂物，环境恶劣，附着能力差采用履带式方式比较合适，可以增大行走机构和管道内表面的接触面积，提高行走时机器人的附着能力。
1.3 基本设计任务1.3.1 设计题目：管道清洗机器人行走部件的设计1.3.2任务： 1. 设计、计算涡轮和链轮机构；2. 设计传动结构造型；3. 用计算机绘制装配图和主要零件图；4. 按指定格式和要求撰写毕业设计计算说明书1.4 毕业设计的目的毕业设计是对学生进行工程师基本训练的重要环节，通过毕业设计能达到以下目的。
〈1〉巩固.熟悉并综合运用所学的知识；〈2〉培养理论联系实际的学风；〈3〉熟悉进行机械设计的一般步骤和常见问题，掌握机械设计的一般技巧。
〈4〉学会查阅运用技术资料；初步掌握对专业范围内的生产技术问题进行研究的能力。
2 管道射流清洗机器人2.1 管道射流清洗机器人的本体设计管道清洗机器人应用于管道直径350 —600mm的管道中工作，作业环境要求整个结构的尺寸应尽可能的小并且具备一定的牵引力，整个设计从选取移动方式入手。