管道机器人
2024年管道检测机器人市场发展现状
2024年管道检测机器人市场发展现状介绍管道检测机器人是一种能够在管道内进行检测和维护工作的自主机器人。
随着工业和城市化的发展，管道网络的规模不断扩大，同时也带来了管道的老化和损坏问题。
传统的管道检测方式通常需要人工进入管道内进行检测，不仅耗时费力，而且存在安全风险。
而管道检测机器人则能够替代人工，高效地进行管道内部的检测和维护工作，因此在市场上受到了广泛关注。
市场规模和增长趋势据市场研究机构的数据显示，目前全球管道检测机器人市场规模已经超过XX亿美元，并预计在未来几年内将以每年XX%的复合增长率增长。
这主要得益于管道网络的不断扩大和老化管道的更新需求。
市场驱动因素1. 节省成本和提高效率管道检测机器人可以实现自主巡检，省去了人工进入管道进行检测的时间和人力成本。
同时，机器人能够高效地进行检测，减少了管道停产的时间，提高了工作效率。
2. 安全性和可靠性需求传统的管道检测方式需要人员进入狭小的管道内进行作业，存在一定的安全风险。
而机器人可以代替人工，减少人员伤亡风险，提高作业可靠性。
3. 管道网络规模扩大和老化问题随着城市化进程的加快，管道网络不断扩大，同时已建成的管道也逐渐老化。
这些老化管道需要进行定期检测和维护，而传统的人工检测方式效率低下，无法满足需求。
市场竞争格局目前，管道检测机器人市场呈现出竞争激烈的态势。
主要竞争者包括国内外的机器人制造商和相关技术提供商。
它们通过不断创新和技术改进来争夺市场份额。
技术发展趋势随着人工智能和机器学习技术的不断进步，管道检测机器人的智能化程度将大幅提升。
未来的机器人将具备更强的自主导航能力和智能识别能力，可以更加准确地进行管道内部的检测和维护工作。
同时，机器人的传感器技术也在不断革新，例如超声波、红外线和激光等传感器的应用将使机器人能够更全面地检测管道内部的情况，并精确地定位问题所在。
此外，无人机等新兴技术也逐渐应用于管道检测领域，为机器人的巡检提供了更广阔的视野和更大的灵活性。
管道机器人技术指标
管道机器人技术指标1.引言1.1 概述概述部分的内容：管道机器人技术是以机器人技术为基础，应用于管道行业的一项创新技术。
随着管道行业的快速发展和复杂化需求的增加，传统的人工维修和巡检方式已经无法满足现代化管道行业的需求。
管道机器人技术的出现填补了这一空白，为管道行业的维修、巡检和监测工作提供了全新的解决方案。
管道机器人技术指标是对管道机器人在技术性能和综合能力方面的评估指标。
这些指标涵盖了机器人的外观、尺寸、自主导航和控制能力、运动稳定性、承载能力、耐高温、耐腐蚀、图像处理和数据传输等方面。
通过对这些指标的评估，可以客观地了解管道机器人的优势和不足，从而为其进一步的优化和改进提供依据。
在管道机器人技术指标中，外观和尺寸是最为基础的指标之一。
由于管道的形状和尺寸各异，机器人需要具备足够的灵活性和适应性，能够适应各类管道的形状和尺寸，并能在狭小的空间中自由移动和操作。
自主导航和控制能力是保证机器人能够准确无误地进行巡检和维修工作的重要指标，这需要机器人具备高精度的定位、路径规划和避障能力。
运动稳定性和承载能力是保证机器人在管道内安全运行和进行维修工作的重要指标。
机器人需要具备稳定的运动性能，以防止在运动过程中出现意外情况。
同时，机器人需要能够承载各类传感器、工具和设备，在维修过程中能够完成各类操作。
耐高温和耐腐蚀是针对部分特殊工况的指标，对于一些高温和腐蚀性较强的管道，机器人需要具备相应的防护和耐用能力，以确保机器人在极端环境下的正常运行和工作。
图像处理和数据传输是保证管道机器人能够实时获取并传输巡检和维修数据的关键指标，这需要机器人具备快速准确的图像处理和数据传输能力。
总之，管道机器人技术指标对于评估和优化管道机器人的性能和能力起到了重要的作用。
随着技术的不断进步和完善，相信管道机器人将在未来的管道行业中发挥越来越重要的作用。
1.2 文章结构文章结构部分的内容可以参考如下：在本文中，我们将按照以下结构来阐述管道机器人技术指标的相关内容。
2024年管道机器人市场环境分析
2024年管道机器人市场环境分析1. 引言管道机器人是一种能够在管道内进行检测、维护和修复工作的智能机器人。
随着工业化进程的推进和管道网络建设的扩大，管道机器人市场正迎来巨大的发展机遇。
本文将从市场规模、市场趋势和竞争态势等方面进行2024年管道机器人市场环境分析。
2. 市场规模分析管道机器人市场的规模主要受到以下几个因素的影响：•管道建设规模：随着城市化进程的加快，各类管道网络的建设规模不断扩大，推动了管道机器人市场的增长。
•管道老化与损毁：现有管道网络的老化和损毁情况频发，需要通过管道机器人进行维护和修复，为市场提供了新的机会。
•行业需求：石油化工、水务和市政建设等行业对管道机器人的需求呈增长趋势，进一步推动了市场规模的扩大。
根据市场研究数据显示，管道机器人市场在过去几年内保持了较快的增长速度。
预计未来几年，市场规模将进一步扩大，年复合增长率预计超过10%。
3. 市场趋势分析管道机器人市场存在以下几个趋势：•技术创新：随着人工智能、机器人技术和传感器技术的不断发展，管道机器人的功能和性能不断提升。
例如，近年来出现了具备自主导航和智能控制功能的管道机器人，能够实现自主巡检和定位，提高了工作效率。
•多功能化需求：市场对于多功能管道机器人的需求不断增加。
除了基本的检测和修复功能外，市场对于具备清洗、焊接、涂覆等多种功能的管道机器人的需求也日益增长。
•数据驱动运营：管道机器人市场注重数据的收集和处理，通过对管道工况、损伤情况和维修记录等数据的分析，实现智能化运营和维护。
这种数据驱动的运营模式将成为未来市场的主要趋势。
4. 竞争态势分析目前，管道机器人市场存在着一些竞争激烈的厂商。
主要竞争者包括国内外的机器人制造商和技术提供商。
这些竞争者通过技术创新、产品性能和价格优势等方面进行竞争。
在国内市场，一些大型机器人制造商已经开发出了具备较高性能和竞争力的管道机器人产品。
同时，一些创业公司也积极进入该市场，通过技术创新和差异化竞争来获取市场份额。
管道清淤机器人功能简介课件
02 管道清淤机器人功能
管道检测
检测管道内部状况
管道清淤机器人搭载高清摄像头和传感器，能够实时传输管道内部的图像和数 据，检测管道的破损、堵塞、沉积物等情况。
识别障碍物
机器人通过智能识别技术，能够检测并标识管道内部的障碍物，如砖块、石块 、塑料等，为后续清淤工作提供参考。
自动清淤
பைடு நூலகம்高效清淤
机器人具备强大的清淤能力，通过高压水枪或机械臂等设备，能够快速清理管道 内的沉积物和堵塞物，恢复管道通畅。
管道清淤机器人功能 简介
目录
CONTENTS
• 机器人概述 • 管道清淤机器人功能 • 管道清淤机器人优势 • 管道清淤机器人案例展示 • 未来展望
01 机器人概述
定义与特点
定义
管道清淤机器人是一种专门用于 清理管道内淤泥、杂物和堵塞物 的自动化设备。
特点
具备高效、安全、环保等优点， 可替代传统的人工清淤方式，提 高作业效率和安全性。
材料科学应用
利用新型材料和复合材料，提高机器人的耐磨、耐腐蚀性能。
应用领域拓展
市政排水系统
将管道清淤机器人应用于城市排水管道，提高排水系统的维护效 率。
工业管道清淤
将机器人应用于石油、化工等行业的管道清淤作业，降低人工清淤 的风险。
农业灌溉系统
拓展管道清淤机器人在农业灌溉管道的应用，提高灌溉系统的维护 水平。
和生态环境。
特点
02
具备大范围覆盖、高效清淤、环保无污染等优势，同时可进行
水下监测和数据收集。
应用效果
03
提升水质，改善生态环境，促进水资源的可持续利用。
05 未来展望
技术创新与升级
新型驱动技术
管道机器人基础知识点总结
管道机器人基础知识点总结一、概述管道机器人是指可以在管道内进行运动、操作和维修任务的特种机器人。
由于管道环境复杂且存在高风险，传统的手工操作难以胜任，因此管道机器人的出现填补了该领域的空白。
管道机器人通常具有自主导航、携带工具、进行维修等功能。
本文将从管道机器人的类型、结构、工作原理、应用领域和发展趋势等方面进行详细介绍。
二、类型1. 自由管道机器人自由管道机器人是一种能够在管道内侧自由移动的机器人，通常采用轮式或链条式设计。
自由管道机器人可以根据管道的弯曲情况和道路的状况自主调整路径和速度。
这种类型的机器人通常用于巡检和维修任务。
2. 拖曳管道机器人拖曳管道机器人是一种由外部设备通过绳索或电缆把机器人拖曳到目的地的机器人。
它通常比自由管道机器人更容易控制，但在自由度方面受限。
拖曳管道机器人通常适用于液体管道的巡检任务。
3. 平板式管道机器人平板式管道机器人通常由底盘、传感器和操控设备组成，外形类似于平板车。
它可以在管道内侧自由移动，携带传感器进行巡检任务。
4. 泳航式管道机器人泳航式管道机器人是一种能够在液体管道内游泳的机器人，通常采用螺旋推进或鱼类仿生设计，具有良好的自主导航能力。
5. 循环式管道机器人循环式管道机器人是一种通过管道内侧行驶，并在管道的两端以及途中的特定位置进行工作的机器人。
三、结构管道机器人的结构多种多样，其中最常见的结构包括底盘、传感器、操控设备、电源系统等，通过不同的组合可以实现不同的功能。
1. 底盘底盘是管道机器人的主要移动部件，通常采用轮式或链条式设计。
为了适应不同的管道环境，底盘通常具有一定的可调节性和适应性。
2. 传感器传感器是管道机器人的重要感知装置，通常包括视觉传感器、声纳传感器、触觉传感器等。
它们可以帮助机器人感知管道内部的情况，并为机器人的自主导航和工作提供依据。
3. 操控设备操控设备是管道机器人的重要操作装置，通常包括机械臂、夹爪、钻头等。
它们可以根据具体工作任务进行更换和组合，实现多种功能。
三淼管道机器人使用说明书
三淼管道机器人使用说明书1. 简介三淼管道机器人是一种专门用于检测和维护管道系统的自动化设备。
它具有高精度、高效率和安全可靠的特点，可以在各种复杂环境下进行工作。
本使用说明书将详细介绍三淼管道机器人的组成部分、使用方法以及注意事项。
2. 组成部分三淼管道机器人由以下几个主要部分组成：2.1 主控制系统主控制系统是整个机器人的核心，它负责控制和监控机器人的运行状态。
主控制系统具有用户友好的界面，可以通过该界面对机器人进行操作和监测。
2.2 传感器装置传感器装置是用于采集管道内部数据的设备，包括摄像头、温度传感器、压力传感器等。
这些传感器能够实时获取管道内部的信息，并通过主控制系统进行处理和分析。
2.3 运动系统运动系统是用于驱动机器人在管道中移动的部件，包括电动轮、履带等。
运动系统能够根据指令精确地控制机器人的移动方向和速度。
2.4 电源系统电源系统为机器人提供稳定的电力支持，包括电池组、充电器等。
机器人的工作时间和续航能力取决于电源系统的性能。
3. 使用方法3.1 准备工作在使用三淼管道机器人之前，需要进行一些准备工作：•确保机器人已经充满电，并正确连接到主控制系统。
•检查传感器装置是否正常工作，确保各个传感器能够正常采集数据。
•检查运动系统是否正常，确保机器人能够在管道中自由移动。
3.2 运行机器人将三淼管道机器人放入待检测的管道中，通过主控制系统对其进行操作：1.打开主控制系统，并登录账户。
2.在主界面上选择要执行的任务类型，例如巡检、清洗或维修。
3.设置相关参数，如巡检速度、清洗强度等。
4.点击开始按钮，机器人将开始执行任务。
3.3 监测和分析数据在机器人执行任务期间，可以随时通过主控制系统监测和分析采集到的数据：•实时查看管道内部的图像和视频。
•分析温度和压力数据，判断管道是否存在异常情况。
•根据数据分析结果，及时采取相应的措施。
3.4 完成任务当机器人完成任务后，需要进行以下操作：1.停止机器人的运行。
管道机器人的概况
管道机器人的概况引言管道机器人是指能够在管道内进行巡检、维修和清理等作业的机器人。
随着工业化进程的加快和管道设施的不断增加，传统的人工操作方式已经无法满足管道作业的需求。
因此，管道机器人应运而生，成为管道工程领域中一种重要的技术手段。
管道机器人的分类管道机器人根据其功能和特点，可以分为以下几类：1.巡检机器人：巡检机器人主要用于检测管道内部的故障和异常情况。
它配备有多种传感器，可以实时监测管道的温度、压力、流速等参数，并将这些数据传输给操作人员进行分析和处理。
2.维修机器人：维修机器人主要用于修复管道故障。
它拥有强大的机械臂和工具，可以进行管道的焊接、切割、补漏等维修作业。
同时，维修机器人还具备精确定位和遥控操作功能，可以在狭小的管道内完成复杂的维修任务。
3.清洁机器人：清洁机器人主要用于清理管道内的杂物和积垢。
它配备有高压喷水装置和刷盘装置，可以将管道内的污物冲刷清洁，提高管道的流量和通畅度。
4.安检机器人：安检机器人主要用于检测管道内是否存在危险品或其他安全隐患。
它配备有气体传感器和摄像头等设备，可以实时监测管道内的气体浓度和图像情况，确保管道的安全运行。
管道机器人的工作原理管道机器人通常由机械结构、传感器、控制系统和电源等组成。
其工作原理可以分为以下几个步骤：1.导航定位：管道机器人会通过激光传感器或者摄像头等设备，获取管道内部的地形和障碍物信息，并根据此信息进行导航和定位。
同时，它还可以利用惯性导航、全球定位系统等技术手段进行精确定位。
2.数据采集：管道机器人会通过传感器获取管道内部的各种数据信息，包括温度、压力、流速、气体浓度等参数。
这些数据会被实时传输到控制系统中进行处理和分析，以便操作人员进行决策。
3.作业执行：根据任务需求，管道机器人会配备不同的工具和装置，进行巡检、维修或清洁等作业。
它可以利用机械臂、刷盘装置、喷水装置等工具，完成各种复杂的作业任务。
4.远程监控：管道机器人通常可以与远程监控中心进行联网，将作业情况实时传输给操作人员。
管道机器人应用场景
管道机器人应用场景管道机器人是一种能够在管道内进行作业和检测的智能机器人，它可以在狭小的空间中执行各种任务，如检测管道的安全性、维修管道的故障等。
管道机器人的应用场景非常广泛，下面将介绍几个典型的应用场景。
管道机器人在石油和天然气行业中有着重要的应用。
石油和天然气管道是能源运输的重要通道，但由于长期使用和外界因素的影响，管道内部会积累大量的沉积物和腐蚀物，这可能导致安全隐患和能源损失。
管道机器人可以通过高清摄像头、传感器等设备检测管道内部的问题，并及时进行修复和清理，确保管道的安全运行。
管道机器人在城市基础设施维护中起到了重要的作用。
城市中的供水、供气、供电等基础设施都需要通过管道进行输送，而这些管道往往隐藏在地下或建筑物内部，难以检测和维护。
管道机器人可以通过巡检和维修，及时发现和修复管道的故障，提高基础设施的可靠性和安全性。
管道机器人还可以应用于工业生产中。
在一些工业生产过程中，需要将液体或气体通过管道输送到不同的设备中，而管道的连接和流量控制对产品质量和工艺稳定性有着重要影响。
管道机器人可以通过精确的定位和控制，实现精准的流量调节和控制，提高生产过程的稳定性和效率。
除此之外，管道机器人还可以应用于环境监测和救援工作中。
例如，在地震、火灾等灾害发生后，人员进入受损建筑物或地下空间进行救援工作存在很大的风险。
而管道机器人可以代替人员进入危险区域，通过高清摄像头和传感器收集灾害现场的信息，指导救援工作的进行，提高救援效率和安全性。
管道机器人具有广泛的应用场景，不仅可以应用于石油和天然气行业、城市基础设施维护和工业生产，还可以用于环境监测和救援工作等领域。
随着科技的不断进步和创新，我们相信管道机器人的应用场景将会越来越多，为人们的生活和工作带来更多的便利和安全。
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研究背景随着经济发展，人们的身心健康越来越受到重视。
而污染的中央空调日益成为危及人们身心的祸害根源。
因此，中央空调尤其是中央空调管道的检测与清洗越来越受到社会的重视。
在中央空调管道机器人的研究与应用国外已经发展相当长一段时间，而且技术日趋成熟，然而国内则刚刚起步。
本文所设计的管道机器人，正是应用于中央空调管道的检测、取样、清洗和消毒。
管道机器人从结构上可分为机械系统和控制系统两大部分。
而控制系统又包括车载系统、控制箱以及PC图像终端三部分。
机器人为履带式，由双电机驱动。
机械部分主要包括行进机构、旋转机构、俯仰机构，主要完成机器人的行进、云台旋转、云台俯仰等动作。
采样检测机构、清洗机构、消毒结构可根据不用应用选配。
车载系统的主要任务是实现直流电机的驱动，PID控制以及过流保护，速度、位置信息的获取，行进中的纠偏，摄像头的参数控制以及与主控制器间的通讯等。
控制箱包括主控制器、视频服务器以及操纵箱三部分。
主控制器负责操纵箱以及PC图像终端的控制协调，指示灯的控制，与从控制器的通讯，与PC图像终端的通讯等。
视频服务器的作用是获取视频信号并数字化，然后与PC 图像终端进行视频数据传输和通讯等。
操纵箱是用户操作机器人的主要途径，产生的控制信号由主控制器进行处理。
PC图像终端主要任务是实现对视频服务器的控制，对视频数据的处理和存储，实现和用户的互动，以及与主控制器进行通讯。
本文从整体、硬件、软件三个角度介绍了管道机器人的设计与实现过程，并在最后对我们所开发出来的样机的优点、缺点以及未来的改进方向进行了分析说明二、国内外管内机器人的研究现状和发展趋势70年代，石油、化工、天然气及核工业的发展及管道维护的需要刺激了管内机器人的研究。
一般认为，法国的J. VR`ERTUT最早开展管内机器人理论与样机的研究，他于1978年提出了轮腿式管内行走机构模型IPRIVO 80年代日本的福田敏男、细贝英实、冈田德次、屈正幸、福田镜二等人充分利用法、美等国的研究成果和现代技术，开发了多种结构的管内机器人。
韩国成均馆大学的Hyouk R. C.等人研制了天然气管道检测机器人MRINSPECT系列。
我国管内机器人技术的研究己有20余年的历史，哈尔滨工业大学、中国科学院沈阳自动化研究所、上海交通大学、清华大学、浙江大学、北京石油化工学院、天津大学〕、太原理工大学、大庆石油管理局、胜利油田、中原油田等单位进行了这方面的研究工作。
对于管道机器人的研究，以前对多轮支撑结构的研究较多，近年来才研究传统轮式移动机器人直接用在圆形管道的检测和维护。
空间多轮结构的管内机器人的轮子与壁面接触时，接触点与轮心的连线在柱面的半径方向上，并且轮子的行驶方向与柱面的母线平行，这是单个轮子在管道曲面上位姿的一种特殊情况。
轮式移动机器人在管道中运行时，由于管道尺寸大小不、、具有弯道和“T”型接头等，轮式移动机器人的每一个轮子在管道中的位姿是不可预测的产轮子的轴线方向可能不垂直于圆管的半径方向，所以有必要分析单个轮子在圆管曲面上任意位姿时满足纯滚动和无侧滑条件下的运动学特性。
对于轮式管道机器人在实际应用过程沪遇到的问所譬如在弯管，和不规则管道时发生运动干涉，由于内耗造成的驱动力不足，由于壁面的变形万以及机器人本身的误差，导致机器人在管道中偏离正确的姿态，甚至侧翻和卡死这些问题，。
目前国内外的研究人员主要从结构上，如采用差速器、柔性联接等方面进行解决，但这会使结构更加复杂，增加成本。
对于轮式管道机器人，精确的运动学模型是实现精确运动控制的基础。
目前，对单个轮子、轮式移动机器人在管道曲面上的运动学特性及控制理论方面分析很少，需要建立一套关于轮式管道机器人运动学的理论。
Campion等人在前人研究成果的基础上，对轮式移动机器人在水平平整路面上的运动学与动力学模型进行了分析，总结了四种状态空间模型:二位姿运动学模型，位形运动学模型，位姿动力学模型，位形动力学模型。
Karl Iagnemma等人分析了轮子与地面不是刚性条件下，地面为不规则路面时，轮子与地面的各种接触情况，一建立不厂套基于轮子与地面接触特性的模型理论。
但上述模型前提假设是轮子和地面是不可变形的，地面是规则的水平路面。
当轮式移动机器人运行在圆管中时，由于圆管管内环境是-'I、三维的曲面环境，轮式移动机器人实际运行在一个空间曲面上，所以上述模型不能应用于圆管中的轮式移动机器人。
由于轮式清污机器人在圆管中作业时运行在三维的空间中，其运动学模型和平面上轮式移动机器人的运动学模型完全不同，需要在考虑几何约束和速度约束的前提下，分析轮式移动机器人的控制输入与机器人位姿坐标变化之间的关系，建立其运动学模型。
日前，国内外轮式管道机器人的研究热点主要是提高轮式管道机器人的可控性、通过性，机器人朝着自主行驶作业的方向发展。
虽然很多学者从结构方面提高了机器人的性能，但对轮式移动机器人在圆管中的运动控制论方面还缺乏深入系统的分析。
所以需要根据该运动学模型，设计相应的算法，使机器人在圆中实现稳定控制为满足工程应用的需要。
对于轮式排水管道机器人，除了从结构设计，材料选型需要下功夫之外，主要的科学问题在于建立轮式机器人在圆管中的运动学模型，并设计相应的控制算法，使机器人能够自主行驶作业，也能够根据姿态信息，手工操作控制其保持水平行驶作业，不出现侧翻、卡死、驱动力不足，有良好的可控性。
为了建立轮式机器人在圆管中的运动学模型，解决以下4个问题，并设计相应的运动控制算法从理论上需要解决：(1) 单个轮子在管道曲面上的任意位姿时轮心的瞬时速度，轮心的轨迹单个轮子在管道中运动学特性的科学问题在于对其位姿的描述卜以及其在满足纯滚动和无侧滑条件下轮心的速度。
(2) 分析轮式移动机器人在管道曲面的几何约束，推导出6个位姿坐标之间的关系轮式机器人在管道中运行在三维的柱面环境中，其位姿坐标从平面上的3维变成了空间的6维。
但由于机器人在管道中运行时，具有特定的几何约束tY这6个位姿坐标并不是互相独立的，所以有必要推导出这6个位姿坐标之间的关系。
(3) 建立轮式移动机器人在圆管曲面上的运动学模型，推导运动学模型的难点在于如何建立控制输天与位姿坐标变化率之间的关系。
机器人的控制输入直接影响轮心的速度，而轮心确定了机器人刚体的速度，所以需要分析机器人刚体与轮心速度之间的关系。
这一问题的实质在于推导机器人瞬时螺旋运动参数和控制输入的关系，导机器人的位姿变化率与控制输入之间的关系。
(4) 根据运动学模型和作业要求卜设计相应的控制率，使机器人在管道中能够保持水平行驶，根据已经建立的运动学模型，把姿态角作为状态变量，通过姿态传感器的反馈，设计相应的控制率，控制机器人在管道中按照要求的姿态行驶。
运动学模型主要用来设计控制率和运用李雅普诺夫(Lyapunov)函数对其进行稳定性分析。
主要研究内容：(1) 管道曲面的九何建模，研究单个轮子在管道曲面上任意位姿下的运动学特性，分析其在满足纯滚动和无侧滑条件下轮心速度与驱动控制输入的关系，轮心轨迹与轮子位姿的关系。
(2) 轮式移动机器人在圆管曲面上的几何约束分析，根据轮式移动机器人在圆管中每个轮子与壁面相切的条件，分析其在圆管中的几何约束，特别是姿态坐标和空间位置坐标6个坐标之间的关系。
(3) 柱面上轮式移动机器人的运动学分析本项目将分析机器人控制输入与机器人螺旋运动参数之间的关系，进而推导圆管中轮式移动机器人的运动学模型，并通过仿真实验验证该运动学模型。
(4) 设计一套轮式移动机器人系统和相应的控制算法，设计一套轮子可以展开，即左右两排轮子可以由原来平行伸展成“八”字型的新型轮式移动机器人系统，并设计相应的运动控制算法，使机器人能够在管道中保持水平行驶作业。
施罗德工业测控设备有限公司在爬行机器人平台的总体研究方案(1) 单个轮子在圆管曲面上的运动学特性分析单个轮子在圆管曲面上的位姿与运动描述借鉴单个轮子在平面上的位姿与运动描述，通过接触点的切平面推广到圆管的曲面上。
以水平圆管中单个轮子分析为例。
轮子与圆管的内壁面接触点Q点，圆管的柱面是一个空间曲面，而轮子的外缘圆是一条空间曲线，那么Q同时在空间曲线和空间曲面上。
过Q作空间曲线的切线m和空间曲面的切平面，同时作圆柱母线I，那么m和I在切平面上。
切平面的法向量，即过接触点的圆柱的半径矢量，和切线m的法线之间的夹角为旦，切线m与柱面母线!之间的夹角为a。
确定了单个轮子在管道曲面上位姿描述之后，推导其在管道曲面上纯滚动时轮心的轨迹方程。
当轮子以角速度。
在柱面上纯滚动时，柱面上与轮子接触点的轨迹是一条圆柱螺旋线，可推导出其轨迹参数方程。
为了推导出轮心的轨迹，以接触点Q处的切矢、主法线与副法线为坐标轴建立活动坐标系，即弗朗内特(Frenet)活动标架，求解出轮心C点的坐标，然后对其进行微分，即可计算出柱面上单个轮子满足纯滚动和无侧滑条件下轮心瞬时速度和轮心轨迹扩用同样的方法分析单个轮子在圆管弯道的曲面上，16T”型接头处的满足纯滚动和无侧滑条件下轮心瞬时速度和轨迹。
根据推导的理论，设计轮式管道机器人新型的轮子。
(2) 轮式移动机器人在圆管曲面上的几何约束分析入，轮式移动机器人在管道曲面上的位姿用机器人上一点空间坐标和机器人的欧拉角表示。
把轮子简化成圆盘之后，每个轮子的外缘圆可以用空间圆的方f养示出来。
于四轮或者多于四轮的多轮机器人，机器人在管道的柱面上运行时，都能找到三个同时与壁面接触轮子。
机器人在圆管的柱面上行驶时，3个与壁面接触的轮子与圆管的柱面始终相切‘那么对于每个轮子，轮子与壁面接触点的切向量垂直于圆管半径向量，同时垂直与轮子半径向量。
根据这一相切条件可以推导出3个约束方程，推导出机器人的空间坐标和欧拉角这6个坐标之间的关系。
(3) 轮式移动机器人在圆管曲面上的运动学建模:，轮式移动机器人在圆管中运行时，轮心之间的相对距离不变，轮心和机器人本体上所有质点之间的距离不变，所以不包括轮子，俱包括轮心的轮式机器人本体可以看成一个刚体。
轮式机器人在圆管中的运动是一个刚体螺旋运动。
轮心既是刚体上一点，又是轮子上的一点，所以通过轮心的速度建立机器人各个轮子运动学特性与机器人本体的运动学特性之间的关系。
轮式移动机器人的控制输入通常为驱动轮的转速和舵轮的方向角。
在某一时刻，机器人的位姿坐标作为状态变量已知，广对于驱动轮，可以根据前面单个轮子在圆管中的运动学特性分析结果求解出轮心的瞬时速度大不和方向户对于与壁面接触的被动轮，可求解出轮心瞬时速度的方向。
根据两个轮心的速度可求解出轮式移动机器人做瞬时螺旋的螺旋运动参数，根据此螺旋运动的角速度向量可推导出欧拉角的变化率以及机器人坐标系原点的速度向量，进而可推导出机器人的控制输入与位姿坐标变化的关系，即圆管中轮式移动机器人的运动学模型。