管道爬行器的研究与设计
管道攀爬机器人结构设计及行走动力特性分析
管道攀爬机器人结构设计及行走动力特性分析一、结构设计：1.机器人主体结构：管道攀爬机器人的主体结构一般由多个可伸缩的模块组成，每个模块包括一个电机、行走轮和一个伸缩杆。
2.伸缩机构：机器人通过伸缩杆来适应不同管道尺寸。
伸缩杆一般采用多节设计，每个节段之间通过齿轮或链条进行连接，以实现伸缩功能。
3.行走轮和传动机构：机器人采用行走轮来实现在管道内的行走。
行走轮通常由橡胶材料制成，提供良好的摩擦力。
传动机构一般为电机与行走轮的传动装置，通常采用齿轮传动或链条传动。
4.控制系统：机器人的控制系统包括传感器、执行器和控制器。
传感器可以感知机器人的位置、姿态和环境条件等信息，以便进行自主导航和任务执行。
执行器包括电机和伸缩杆等组件，用于控制机器人的运动和伸缩。
控制器负责接收传感器信息，并根据预设的算法控制机器人的运动。
二、行走动力特性分析：1.爬行速度：管道攀爬机器人的爬行速度取决于行走轮的直径、电机的转速和传动机构的设计等因素。
一般来说，机器人爬行速度应该足够快，以提高任务完成效率。
2.负载能力：机器人承载工具和传感器进行任务执行，因此需要具有较大的负载能力。
负载能力的大小与机器人的结构强度和设计参数有关。
3.自稳定性：机器人在管道内行走时需要具备较好的自稳定性，以应对管道内的复杂环境。
自稳定性主要通过控制系统实现，通过传感器检测机器人的姿态和环境条件，并及时做出调整。
4.能耗与动力供应：管道攀爬机器人通常采用电池供电，因此需要考虑能耗和续航时间。
一般通过优化结构设计和控制算法，减小阻力和能耗，延长电池寿命。
5.适应性：管道攀爬机器人需要适应多种管道的尺寸和形状。
因此，其结构设计应具有一定的自适应性，能够根据管道的不同尺寸进行伸缩和调整。
综上所述，管道攀爬机器人的结构设计和行走动力特性是保证机器人能够在管道内进行任务执行的关键要素。
通过合理的结构设计和动力调节，可以使机器人具有较高的工作效率和可靠性，适应不同尺寸和形状的管道。
管道外爬行机器人的设计与仿真
管道外爬行机器人的设计与仿真管道外爬行机器人的应用场景十分广泛。
在石油、天然气等能源领域，长距离的管道运输需要定期检查，以确保无泄漏和腐蚀等问题；在城市的给排水系统中，及时发现管道的破损和堵塞对于保障居民的正常生活具有重要意义；在化工行业，管道的安全运行更是关系到生产的稳定和人员的安全。
设计一款高效的管道外爬行机器人，首先需要考虑其运动方式。
常见的运动方式包括轮式、履带式和足式。
轮式结构简单，运动速度快，但在复杂的管道表面适应性较差；履带式能够提供较好的抓地力和稳定性，但结构相对复杂，重量较大；足式机器人则具有出色的越障能力，但控制难度较高。
综合考虑各种因素，本次设计采用了轮式与履带式相结合的运动方式。
机器人的主体结构由车架、驱动装置、传动系统和控制系统等部分组成。
车架采用高强度铝合金材料，以减轻整体重量并保证足够的强度。
驱动装置选用高性能的直流电机，通过减速器将动力传递给车轮或履带。
传动系统则采用链条或齿轮传动，确保动力的有效传输。
为了使机器人能够在管道外表面稳定爬行，需要设计合适的吸附装置。
常见的吸附方式有磁吸、真空吸附和机械夹持。
磁吸方式适用于铁质管道，但对于非金属管道则无能为力；真空吸附需要保持良好的密封，在管道表面不平整时效果不佳；机械夹持则可以适应各种管道表面，但结构复杂，操作难度大。
经过分析，本次设计采用了真空吸附与磁吸相结合的方式，以提高机器人在不同管道上的适应性。
在控制系统方面，采用了基于微控制器的嵌入式系统。
通过传感器实时采集机器人的位置、速度、姿态等信息，并根据预设的控制算法进行调整。
传感器包括位移传感器、压力传感器、陀螺仪等，以确保机器人能够准确感知周围环境和自身状态。
完成机器人的设计后，接下来进行仿真分析。
仿真软件可以帮助我们在实际制造之前，对机器人的性能进行评估和优化。
首先，建立机器人的三维模型，并导入仿真软件中。
设置好管道的形状、材质和表面粗糙度等参数，以及机器人的运动参数和负载条件。
管道爬行器工作原理
管道爬行器工作原理
管道爬行器工作原理：
管道爬行器是一种能够通过管道垂直爬行并进行各种操作的机器人设备。
它主要由机身、动力系统、传动系统、控制系统和相关附件组成。
工作时，管道爬行器首先通过控制系统启动动力系统，提供作为运动的动力，一般为电动机。
然后，动力通过传动系统将运动力转化为轮轴或链轮轴的转动力，通过齿轮、链传动或其他传动装置，驱动机器人前进。
机身设计为尺寸小巧，能够适应不同直径的管道。
它通常由高强度材料制成，具有耐磨、耐腐蚀和耐高温的特性。
机身表面还会采用防滑材料，以提高机器人在管道内的稳定性和可控性。
管道爬行器还配备了传感器系统，用于感知环境和采集相关数据，并通过控制系统进行处理和分析。
传感器系统一般包括摄像头、温度传感器、压力传感器等。
管道爬行器还可以根据需要搭载工作工具，例如喷涂枪、剪切器等，从而可进行各种维修、检测和清洗工作。
总的来说，管道爬行器能够通过动力和传动系统，通过控制系统实现对机器人的导航、定位以及各种操作，从而实现在管道内的作业任务。
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。
快速爬行软体管道机器人的设计与性能分析
快速爬行软体管道机器人的设计与性能分析目录1. 内容概览 (3)1.1 研究背景与意义 (4)1.2 国内外研究现状 (5)1.3 研究内容与目标 (6)2. 快速爬行软体管道机器人的设计 (7)2.1 设计理念与原则 (8)2.2 机器人的整体结构设计 (10)2.2.1 头部设计 (11)2.2.2 躯体设计 (12)2.2.3 尾部设计 (13)2.3 驱动系统设计 (14)2.3.1 动力源选择 (15)2.3.2 运动副设计 (16)2.3.3 驱动控制系统 (17)2.4 传感器与控制系统设计 (18)2.4.1 传感器系统 (20)2.4.2 控制系统概述 (22)2.4.3 软件算法设计 (23)2.5 人机交互系统设计 (24)3. 快速爬行软体管道机器人的性能分析 (25)3.1 爬行性能分析 (26)3.1.1 抓地力分析 (28)3.1.2 爬行速度分析 (30)3.1.3 爬行稳定性分析 (31)3.2 环境适应性分析 (33)3.3 分析工具与方法 (34)3.3.1 理论分析方法 (35)3.3.2 仿真分析 (36)3.3.3 实验测试 (37)3.4 性能优化策略 (38)4. 快速爬行软体管道机器人的实验验证 (39)4.1 实验装置与环境 (40)4.2 爬行性能实验 (41)4.3 环境适应性实验 (43)4.4 数据分析与结果 (44)5. 结论与展望 (45)5.1 研究总结 (46)5.2 存在问题与改进建议 (47)5.3 研究展望 (48)1. 内容概览本报告旨在详细介绍一种快速爬行软体管道机器人的设计方案及其在各种复杂管道环境下的性能分析。
我们的设计着重于提高机器人的灵活性、耐用性和爬行效率，以满足在实际管道检查和维护任务中的高要求。
报告的结构分为以下几个关键部分：在这一部分，我们介绍了研究的目的、背景以及管道机器人技术的现状。
我们还讨论了在管道操作中遇到的关键挑战，以及快速爬行软体管道机器人的潜在应用领域。
射线探伤用管道爬行器介绍及经验总结
射线探伤用管道爬行器介绍及经验总结射线探伤用管道爬行器是一种用于检测管道内部缺陷和管道壁厚度的设备，它可以在管道内部自由移动，并携带射线探伤设备，实现对管道内部的全面检测。
在工程施工和设备维护中，射线探伤用管道爬行器发挥着重要作用，它可以有效地提高管道检测的精度和效率，保障工程的安全和质量。
一、射线探伤用管道爬行器的工作原理射线探伤用管道爬行器通常由机械结构、动力系统、控制系统和射线探伤设备组成。
其工作原理主要包括以下几个方面：1. 机械结构：射线探伤用管道爬行器采用轮式或履带式爬行机构，可以在管道内部自由移动，并适应不同直径的管道。
2. 动力系统：射线探伤用管道爬行器通常采用电动或液压动力系统，通过驱动轮的转动来推动爬行器在管道内部移动。
3. 控制系统：射线探伤用管道爬行器的控制系统可以实现对爬行器的远程控制，包括移动速度、行进方向、射线探伤设备的放射源位置等参数的控制。
4. 射线探伤设备：射线探伤用管道爬行器通常携带射线探伤设备，通过放射源和探测器的组合来实现对管道内部的缺陷和壁厚的检测。
射线探伤用管道爬行器适用于各种管道的内部检测，包括石油化工、食品医药、供热供暖等行业的管道。
其适用范围主要包括以下几个方面：1. 管道直径范围广：射线探伤用管道爬行器可以适应不同直径的管道，从几厘米到数米不等的管道都可以进行内部检测。
2. 环境适应性强：射线探伤用管道爬行器可以在各种环境条件下工作，包括高温、高压、腐蚀等情况下的管道内部检测。
在实际工程应用中，射线探伤用管道爬行器的使用经验是非常宝贵的。
下面结合实际经验，对射线探伤用管道爬行器的使用进行总结，并提出相应的经验建议：1. 爬行器的选型：在选择射线探伤用管道爬行器时，应根据实际管道的直径、材质、工作环境等情况进行综合考虑，选型要与实际情况相匹配。
2. 爬行器的维护：射线探伤用管道爬行器在使用过程中需要进行定期的维护保养，包括清洗、润滑、检修等工作，以确保其工作性能和稳定性。
射线探伤用管道爬行器介绍及经验总结
射线探伤用管道爬行器介绍及经验总结射线探伤是工业领域中常见的一种质量检测方法，通过射线投射到被检测物体上，再利用感光材料或感光器件来记录射线透射或散射情况，从而获取被检测物体内部的结构和缺陷信息。
在射线探伤过程中，管道是被检测物体中的一种常见形式，而由于管道结构的特殊性，常常需要使用管道爬行器来完成射线探伤任务。
本文将介绍射线探伤用管道爬行器的使用及经验总结。
一、管道爬行器的基本结构和原理1.基本结构射线探伤用管道爬行器的基本结构通常包括底盘、电机、蜗杆传动装置、探头支架、电源供应设备等组成。
底盘通常采用轮胎或履带结构，能够适应不同直径和形状的管道表面，保证爬行器的稳定性和可靠性。
电机提供动力，蜗杆传动装置实现爬行器的前进和后退，同时保证其在管道内的运动轨迹。
探头支架用于固定射线探伤设备，保证其正确、稳定地对管道进行射线探伤。
二、管道爬行器的使用经验总结1.选择合适的爬行器在进行射线探伤任务之前，首先要根据管道的直径、长度、曲率、施工材料等特性，选择合适的管道爬行器。
一般情况下，爬行器的直径应该小于管道的直径，同时要考虑管道内部的曲率和施工材料，确保爬行器能够在管道内稳定、可靠地运动。
2.合理设置探头支架在安装射线探伤设备时，要注意合理设置探头支架，确保其与管道表面的垂直度和平行度，从而保证射线探伤的准确性和可靠性。
3.保证电源供应管道爬行器通常需要外接电源供应设备，因此在进行射线探伤任务之前，要确保电源供应设备能够正常工作，保证管道爬行器的动力系统和探头支架的正常工作。
4.考虑环境因素在进行射线探伤任务时，要充分考虑管道内部的环境因素，如温度、湿度、气体浓度等，并根据具体情况选择合适的探测设备，保证射线探伤任务的顺利进行。
5.保养维护管道爬行器在完成射线探伤任务后，要对管道爬行器进行及时、有效的保养维护，包括清洁、润滑、检查等工作，保证其在下一次任务中的正常工作。
通过以上经验总结，可以更好地使用射线探伤用管道爬行器，确保其在射线探伤任务中的稳定、可靠运行，提高射线探伤效率和准确性。
管道爬行器的设计与分析(全)
管道爬行器的研究与设计
学生：XX
指导教师：XXX
工程领域：机械工程
论文主审人：XXX
XXXXXX
2013 年 9 月
毕业设计（论文）任务书
专业班级姓名 XX
一、课题名称：管道爬行器的研究与设计
二、主要技术指标：
1、爬行器爬行最小内径为450mm，爬行最大内径1100mm
2、机身内径为150mm，外径为200mm机壁厚度最小处为10mm
3、管道爬行满园：400-1000MM
三、工作内容和要求：
1、爬行器总装配图 A0 1 张；相当零件图不少于10张，大小A4-A2之间
2、总电控系统图 A1 1 张
3、全套SolidWorks造型三维图
4、设计说明书 1 份，设计说明书1.5万字以上，分析、计算准确详尽，格式符合“毕业设计
撰写规范”
5、参考文献（不包括教科书）15篇以上，含一篇外文文献并译成中文（5千字）
四、主要参考文献：
1、齐占庆.机床电气控制技术[M].机械工业出版社，1994
2、杨天明.电机与拖动[M].北京大学出版社，2006
3、电机工程手册[M].机械工业出版社，1996
4、李国厚，杨青杰.PLC原理与应用设计[M].化学工业出版社，2005
5、王永章.数控技术[M].高等教育出版社，2001
6、黄立培.电动机控制[M].清华大学出版社，2003
学生（签名）年月日
指导教师（签名）年月日
教研室主任（签名）年月日
系主任（签名）年月日
毕业设计（论文）开题报告。
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管道爬行器的研究与设计1 绪论随着社会的发展和人民生活水平的提高，天然气管道以及各种输送管道的应用越来越多。
在我国及世界各个国家内，由于地形的限制和土地资源的有限，在地下都埋设了很多的输送管道，例如，一方面天然气管道、石油管道等，在埋有管道的地面上都已经建成了很多的建筑物、公路等，给管道的维修和维护造成了很大的困难。
当这些管道由于某些原因造成了泄露、堵塞等问题时，人们普通的做法是挖开道路进行维修，有些时候如果不能准确判断泄露和堵塞的具体位置时，会浪费很多的时间和精力，同时降低了工作效率[7]。
另一方面石油、天然气、化工、电力、冶金等工业的管道工程大多采用焊接管路。
为了保证焊接管路的焊接质量和运行安全,管道工程都要对焊缝进行检测,检测焊接部位是否存在虚焊、漏焊、伤痕等焊接缺陷。
常用的焊缝检测方法是采用无损检测,如超声、射线、涡流等。
对于管路检测,则大多采用管道内爬行探伤检验设备(简称爬行器) 对焊缝进行射线检测。
这类爬行器由于受管道尺寸的限制,大多结构十分紧凑。
在检测过程中,爬行器在其控制系统的控制下,可连续对同一管道不同位置上的焊缝质量进行检验。
考虑管道焊缝检测的效率,常常当管道焊接具有一定长度之后,才集中对管道进行检测。
如果一次要检测的管道比较长,爬行器的控制系统应采用车载式布置。
使用时,通过外部的控制器对爬行器上的控制系统发出指令,决定爬行器的工作状态。
随着机电一体化技术的发展，以及机器人技术的发展和管道测试等技术的进一步发展，相互之间的渗透程度越来越深，管道爬行机器人是在狭窄空间中进行精密操作、检测或作业的机器人系统。
其中机器人的作业环境一般是危险的。
火力发电厂、核电厂、化工厂、民用建筑等用到各种各小管道，其安全使用需要定期检修。
但由于窄小空间的限制，自动维修存在一定难度。
仅以核电站为例，检查时工人劳动条件恶劣。
因此管道内机器人化自动检查技术的研究与应用十分必要。
人们不再为了维修、维护管道时挖开道路，节省了大量的人力，物力和财力。
目前的管道机器人都是以履带、轮子等实现在管道中的移动，其技术有着或多或少的缺陷，市场尚不成熟。
例如：不能适应大范围的管道内径变化，运行中姿态的调整不够理想，在十字型、丁字型等较复杂的管道内径中不能较平稳的通过等等；结合目前管道机器人所存在的缺点，应用机械设计、机械原理等专业知识，设计出了新型管道爬行机器人。
此机器人可实现大范围内的管道内径变化，顺利通过十字型、丁字型等较复杂管道；在运行中的姿态调整也得到了较好的解决。
2 设计方案初步分析2.1 无线控制与有线控制的选择2.1.1 有线控制及拖拽该方式采用机器人尾部装夹电缆、信号线、安全绳、其他电路等等，这样会造成机器人的牵引力增大，对爬行器的负载力和足轮的摩擦力提出了更高的要求，尤其是随着机器人的深入，牵引绳会成为机器人的累赘和枷锁。
牵引绳的长短禁锢着机器人的爬行深度。
其优缺点如下：缺点：附着力会不断增大，爬行器负载变化大，不利于长距离爬行。
优点：爬行器本身初始载重小（本身不需携带能源等），信息反馈及时清晰，利于后期观察，也利于实现在线监控。
观察结束时，可人工使用安全绳退出。
2.1.2 非拖曳该方式不需跟随电缆线，本身有拍摄存储功能，并且本身携带电源等，其优缺点如下：缺点：爬行器本身载重加大，需设计爬行器退出管道方式等。
优点：爬行器载重恒定，便于爬行器爬行。
其在管道内行进方便，尤其在弯道时，拖曳式的过大的牵引力会使爬行器驱动轮打滑，不易通过。
根据要求，非拖曳虽有自己强大优点，但爬行器在管道内出现问题而不能移动时，需要花费很大力气将爬行器取出。
可以选择有线拖拽式。
2.2 驱动方式选择根据设计要求现拟订2种爬行器驱动设计方案（如图1，2）：图1 轮式爬行图2 履带式爬行2.2.1 轮式爬行设计制造简便，成本低廉。
但其穿越障碍能力差，只能穿越高度小于其本身半径的障碍物。
如图3。
图3 轮式爬行越障2.2.2 履带爬行越障碍能力高于轮式爬行，但本身设计制造较复杂，成本相应提高（一个支点最少需4轮才可以爬行）[3]。
根据设计要求本机器人是在管道内行走的机器人，无需考虑台阶等障碍物的问题，尽量降低成本，在不影响设计本身功能时，尽可能采用制造工艺简单，成本低的设计方案。
可以采用轮式爬行。
2.3 姿态调整的选择根据要求结合可行性，可以拟定3种方案如下：2.3.1 加传感器的关节进行调整在管道爬行时会出现爬行器偏移原来轨道，可用倾斜传感器进行控制。
现拟订采用改变轮子（履带）前进方向一定角度来进行矫正（加关节）。
其原理为：通过电磁铁的吸合，从而控制爬行器的爬行轨迹。
关节单元装配图如图4：图4 关节调节通过关节调整可实现如图5：图5 关节调节的实现2.3.2 利用吊篮方式进行调整在爬行器内安装吊篮（内置摄像观察装置）。
当爬行器偏斜时，吊兰因为和机座为铰链连接，保留一个自由度，由于重力的原因不会随着爬行器偏斜而偏斜，而是在任何时候都垂直与地面。
其在爬行器内遇到倾斜时的自动调节如图6。
通过吊篮式调节，摄像装置始终保持与水平面平行图6 吊篮式的实现2.3.3 采用新式吊篮进行调整根据吊篮的原理，结合鲁班的榫卯结构，可以采用2个偏心圆环相扣，进行重力自由调节，其原理如图7如图7 小环直径为150mm，大环直径为250mm，大环与小环相切，小环的转动并不能带动大环的转动，并且大环会由于重力的作用始终与地面保持平行。
可以在大环上安装照明器件和信号采集器件，是它们能够与地面保持平行。
根据这种思路，可以3D 造型，进行新式吊篮调节如图8,图9。
2.4 自适应分析图7 吊环原理图图8 吊篮分装图图9 吊篮装配图2.4.1 伸缩臂长和加弹簧方式大范围内径变化（400-1100）在支撑臂上添加变长杆，小范围内在支撑臂上添加弹簧。
2.4.2 伸缩臂长和“伞”型摇杆在400—1100大范围内的管道中爬行，可通过使支架伸缩来改变。
在管道直径改变不大处爬行，十字型、丁字型等较复杂管道内径时可通过“伞”型摇杆闭合控制支撑臂移动以适应，通过“伞”型摇杆与伸缩杆的结合就可以变换出很多适应不同管道内径的条件。
以上2方案各有其优点，相比较下，第2种方案更符合要求，但其需要独立的驱动单元，因此制造成本远高于第1种方案。
在普通情况下，第1种方案足可以适应。
故再做出三维造型后进一步进行运动分析。
2.5 方案的基本确定通过以上分析，初步确定采用有线拖拽式，但姿态调整和自适应均存在3种不同的方案可供选择，故设计3种总体方案再进一步分析。
方案一：姿态调整采用关节调节，自适应采用变长杆和弹簧。
方案二：姿态调整采用吊篮方式，自适应采用伸缩臂和“伞”型张合结构。
方案三：姿态调整采用新式榫卯吊篮方式，自适应采用伸缩臂和“伞”型合构。
3 方案一的设计与分析综合设计方案一如图9.本方案基本有3部分组成，1机身、2机腿、3驱动轮。
图9 方案一的三维效果图3.1 机身的设计可装载各种探测设备等，如图10。
图10 机身3.2 机腿的设计由9部分组成，其三维图与爆炸图如图11。
机腿可分为3个单元：伸缩单元（1-5）、变长单元（6）、关节单元（7-10）。
通过螺纹连接。
其爆炸图如图11。
三维转配图如图12。
图11 机腿的爆炸图3.2.1 伸缩单元1-5部分组成的伸缩单元依靠弹簧的弹性变形以适应小范围内的管道直径变化和越障。
其三维图如图13。
3.2.2 变长单元6为变长杆，可以人为的更换（增长或缩短）以适应管道直径的大范围变化。
其三维图如图14。
3.2.3 关节单元7-10部分组成关节单元，7、9上均装有电磁铁，7、8，8、9之间用螺母和绕簧固定。
各部位三维图如图15。
关节单元用于爬行器的姿态调整。
其原理为∶通过倾斜传感器对爬行器进行监控。
当爬行器偏移其原轨道，倾斜传感器发出电信号，此时7或9上的电磁铁得电，吸合8，促使轮子向左或右倾斜，以校正爬行器。
在爬行器被校正后，倾斜传感器发出信号，使电磁铁断电，在绕簧的作用力下，使关节各部位复位。
图12 机腿装配图图13 伸缩单元三维图图14 变长杆图15 关节单元零件图爬行器正常前进。
7、9分别用于爬行器的左、右校正。
3.3 驱动轮的设计驱动轮由5部分组成，如图16图16 驱动轮三维图与爆炸图(1)联接块用于与驱动轮与关节单元的联接。
(2)电动机箱安装步进电动机或励磁电动机。
用以驱动轮子。
3.4 方案一的分析优点：结构简单，制造成本低廉，对管道内径变化不大和弯道较少时基本能满足设计要求。
缺点：该爬行器在爬行器由于机身是长方体，在管道内转弯时，会出现卡壳现象，在爬行十字型、丁字型管道内径时会出现在机腿卡在管道中，驱动轮悬空等情况；但该种情况，一般当轮子半径大于管道壁厚，也能顺利通过。
4 方案二的设计与分析根据方案一的优缺点进行改进，增加必要改良元素，现设计出方案二，如图17。
本方案由3部分组成：1机身，2机腿，3驱动轮。
图17 方案二的三维图4.1 机身的设计机身设计成筒状机身和其他部件组成。
如图18.图18 机壁三维图4.2 机身内部传动结构设计机身内部主要完成“伞”足的张合传动，以及吊篮的安装。
如图19。
图19 机身内部三维图4.3 进给螺杆与螺母的设计为使机腿伸缩，采用螺旋传动，该类型传动是利用螺杆（丝杠）和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。
它主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。
在爬行器中其工作原理为：进给螺杆在电动机的驱动下，进行回转运动。
从而使螺母进行水平移动。
螺母用来推动机腿的伸缩，使爬行器进行自适应伸缩如图20。
图20 丝杠螺母运动简图4.4 吊篮的设计吊篮的活动关节采用圆柱销，采用间隙配合，以保证吊篮的左右移动。
其机构图如图21，22。
其工作原理为，在重力的作用下。
吊篮通过活动关节始终保持与地面的水平。
活动关节由一活动销联结。
吊篮通过螺母固定在机身上。
图21 吊篮三维图图22吊篮示意图4.5 机腿的设计机腿的三维造型如图23图23 机腿三维图机腿通过关节1、2、3的伸缩进行自适应调节。
连接杆与推动盘连结。
连接杆与关节3采用铰接。
为适应管道最大内径1100mm的调节，关节1尺寸为200mm，关节2尺寸为150mm，关节3尺寸为100mm。
4.6 方案二的分析优点：能够采用伸缩杆适应大范围管道内壁直径变化，“伞”型结构能够适应管道内一定范围的转弯，牵引力大，结构紧凑，控制简单。
缺点：由于机身为一个圆筒（整体，过长），不能完全适应弯道的转弯。
吊篮安装在机身内部，安装复杂，并且吊篮在内部，不能采用摄像头观察管道内壁的情况。
机身的制造复杂，孔系较多。
5 方案三的设计与分析根据方案一，二的优缺点，综合整理资料，经过反复修改，提出新的设计思路，先设计出方案三，如图24。
本方案有3部分组成，1机身、2机腿、3驱动轮。