螺旋輪式管道機器人的機構設計與仿真分析

螺旋輪式管道機器人的機構設計與仿真分析,螺旋,輪式,管道,機器人,機構,設計,仿真,分析 畢業(yè)設計（論文）課題申報表 課題名稱 螺旋輪式管道機器人的機構設計與仿真分析 課題來源 自選 課題類型 AX 指導教師 技術職務 教授 指導學生人數(shù) 19 助教 是否實習 否 實習地點 無 1、 資料的準備 管道是人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中常用的一種運輸工具，石油的運輸、城市中廢水和廢氣的排放城鎮(zhèn)集體供暖中暖氣的輸送和空調(diào)的通風等等，都需要用到管道。但管道并不能永久的保持有效性，如管道會出現(xiàn)老化、堵塞、破裂和附著細菌等現(xiàn)象，這就需要對管道進行檢測、維修與清理。管道結構的特殊性，使人們進入管道內(nèi)進行檢測與維修非常困難，而一些特殊領域的管道具有較大的危險性，最有效的方式就是利用管道機器人代替人工進入管道執(zhí)行任務。所以管道機器人研制的根本意義在于：可以實現(xiàn)管道的無損維護、內(nèi)窺檢測及簡單的疏通清理工作；改善當前疏通管道時的工作環(huán)境，降低工人的勞動強度，保障工人的人身安全，提高管道檢測和清理的效率。管道機器人在管道這一特定環(huán)境中工作，可以攜帶各種檢測儀器或作業(yè)裝置，在操作人員的遙控或自主控制下進入管道，完成管道檢測、探傷、焊接和清理等任務。 綜合輪式驅動、履帶式驅動、腿式驅動、電磁式驅動等不同結構的優(yōu)缺點，以及簡單性和實用性特點，最后確定采用輪式驅動結構。輪式驅動機構結構簡單，容易實現(xiàn)，行走效率高，能以一定的速度平穩(wěn)地運動。通過一些結構的設計，可以適應一定的管徑變化，通過控制軸向尺寸， 采取適當?shù)慕Y構，可以實現(xiàn)在彎管中行走。而且輪式驅動控制方便，可以方便地和各種傳感器（速度傳感器、壓力傳感器等）集成。常見的輪式驅動機構有直進輪式驅動和螺旋輪式推進兩種方式。由于螺旋式推進機構具有諸多優(yōu)點：前進速度快，驅動力大；對管徑大小和管道形狀變化的適應性較強；控制方便；機構的管內(nèi)穩(wěn)定性好。因此我們最終確定采用螺旋輪式驅動的方案，該方案采用了分節(jié)式螺旋驅動輪式結構。管道檢測機器人基本結構由前后兩部分螺旋驅動部分和中間的超聲波探測部分構成。 二、主要內(nèi)容 如圖 1，螺旋機構由驅動電機Μ1(Μ2) ,旋轉體 1（2）和支撐體1（2）組成。三組驅動輪均勻分布于旋轉體上，且與管壁呈一定的傾斜角θ。隨著電機的轉動，驅動電機Μ1(Μ2) 帶動旋轉體1（2）轉動，使驅動輪沿管壁作螺旋運動，保持機構沿管道中心軸線移動。改變施加于電機的撐體1（2) 上，支撐體1（2）通過彈簧、萬向聯(lián)結接頭與無損檢測傳感器相聯(lián)結。旋轉體1 （2）和支撐體1（2）的輪腿上裝有彈性機構，使得機械本體有較好的越障能力。腿輪與本體之間有滑塊連接，靠螺釘固定，調(diào)節(jié)滑塊位置，腿輪可以伸縮，使得管道檢測機器人有一定的管徑適應能力。 圖1 化工管道檢測機器人機械本體結構 1.旋轉體1 2.支撐體1 3.驅動電機M 4.萬向節(jié)1 5.探測倉 6.歷程輪 7.旋轉電機 8.超聲波探頭 9.萬向節(jié)2 10.驅動電機M 11.支撐體2 12.旋轉體2 三、現(xiàn)有條件 據(jù)現(xiàn)有專業(yè)知識及所查資料，以及老師的指導，對本課題有清晰的思路。 四、時間安排 時間 畢業(yè)設計工作內(nèi)容 2011年12月30日—2012年2月5日 畢業(yè)設計選題、查閱資料 2012年2月 6 日—2012年2月19日 開題報告、文獻綜述、外文翻譯 2012年2月20日—2012年3月20日 畢業(yè)設計參數(shù)確定 2012年3月21日—2012年4月10日 畢業(yè)設計出三維圖 2012年4月11日—2012年5月15日 畢業(yè)設計論文撰寫 2012年5月16日—2012年5月27日 畢業(yè)設計驗收 2012年5月28日—2012年6月10日 畢業(yè)設計答辯 五、預期成果及表現(xiàn)形式 實現(xiàn)前進后退，轉彎和越障功能，對管道進行檢測。最終畫出三維實體圖，并進行仿真，及強度校核。 專業(yè)教研室意見： 負責人簽名： 年 月 日 院（系）意見： 負責人簽名： 年 月 日 填表說明：1、課題來源要填寫明確（如基金項目、攻關項目、某企事業(yè)單位項目等） 2、課題類型：（1）A—工程設計；B—技術開發(fā)；C—軟件工程；D—理論研究； （2）X—真實課題；Y—模擬課題；Z—虛擬課題； 要求（1）、（2）均要填，如AY，BY等。