螺旋輪式管道機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真分析

螺旋輪式管道機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真分析,螺旋,輪式,管道,機(jī)器人,機(jī)構(gòu),設(shè)計(jì),仿真,分析 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題申報(bào)表 課題名稱 螺旋輪式管道機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與仿真分析 課題來(lái)源 自選 課題類型 AX 指導(dǎo)教師 技術(shù)職務(wù) 教授 指導(dǎo)學(xué)生人數(shù) 19 助教 是否實(shí)習(xí) 否 實(shí)習(xí)地點(diǎn) 無(wú) 1、 資料的準(zhǔn)備 管道是人們?nèi)粘Ｉa(chǎn)生活中常用的一種運(yùn)輸工具，石油的運(yùn)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(fēng)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(huì)出現(xiàn)老化、堵塞、破裂和附著細(xì)菌等現(xiàn)象，這就需要對(duì)管道進(jìn)行檢測(cè)、維修與清理。管道結(jié)構(gòu)的特殊性，使人們進(jìn)入管道內(nèi)進(jìn)行檢測(cè)與維修非常困難，而一些特殊領(lǐng)域的管道具有較大的危險(xiǎn)性，最有效的方式就是利用管道機(jī)器人代替人工進(jìn)入管道執(zhí)行任務(wù)。所以管道機(jī)器人研制的根本意義在于：可以實(shí)現(xiàn)管道的無(wú)損維護(hù)、內(nèi)窺檢測(cè)及簡(jiǎn)單的疏通清理工作；改善當(dāng)前疏通管道時(shí)的工作環(huán)境，降低工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，保障工人的人身安全，提高管道檢測(cè)和清理的效率。管道機(jī)器人在管道這一特定環(huán)境中工作，可以攜帶各種檢測(cè)儀器或作業(yè)裝置，在操作人員的遙控或自主控制下進(jìn)入管道，完成管道檢測(cè)、探傷、焊接和清理等任務(wù)。 綜合輪式驅(qū)動(dòng)、履帶式驅(qū)動(dòng)、腿式驅(qū)動(dòng)、電磁式驅(qū)動(dòng)等不同結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，以及簡(jiǎn)單性和實(shí)用性特點(diǎn)，最后確定采用輪式驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)。輪式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)，行走效率高，能以一定的速度平穩(wěn)地運(yùn)動(dòng)。通過(guò)一些結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，可以適應(yīng)一定的管徑變化，通過(guò)控制軸向尺寸， 采取適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)在彎管中行走。而且輪式驅(qū)動(dòng)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(jiàn)的輪式驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)有直進(jìn)輪式驅(qū)動(dòng)和螺旋輪式推進(jìn)兩種方式。由于螺旋式推進(jìn)機(jī)構(gòu)具有諸多優(yōu)點(diǎn)：前進(jìn)速度快，驅(qū)動(dòng)力大；對(duì)管徑大小和管道形狀變化的適應(yīng)性較強(qiáng)；控制方便；機(jī)構(gòu)的管內(nèi)穩(wěn)定性好。因此我們最終確定采用螺旋輪式驅(qū)動(dòng)的方案，該方案采用了分節(jié)式螺旋驅(qū)動(dòng)輪式結(jié)構(gòu)。管道檢測(cè)機(jī)器人基本結(jié)構(gòu)由前后兩部分螺旋驅(qū)動(dòng)部分和中間的超聲波探測(cè)部分構(gòu)成。 二、主要內(nèi)容 如圖 1，螺旋機(jī)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)電機(jī)Μ1(Μ2) ,旋轉(zhuǎn)體 1（2）和支撐體1（2）組成。三組驅(qū)動(dòng)輪均勻分布于旋轉(zhuǎn)體上，且與管壁呈一定的傾斜角θ。隨著電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)Μ1(Μ2) 帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)體1（2）轉(zhuǎn)動(dòng)，使驅(qū)動(dòng)輪沿管壁作螺旋運(yùn)動(dòng)，保持機(jī)構(gòu)沿管道中心軸線移動(dòng)。改變施加于電機(jī)的撐體1（2) 上，支撐體1（2）通過(guò)彈簧、萬(wàn)向聯(lián)結(jié)接頭與無(wú)損檢測(cè)傳感器相聯(lián)結(jié)。旋轉(zhuǎn)體1 （2）和支撐體1（2）的輪腿上裝有彈性機(jī)構(gòu)，使得機(jī)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(cè)機(jī)器人有一定的管徑適應(yīng)能力。 圖1 化工管道檢測(cè)機(jī)器人機(jī)械本體結(jié)構(gòu) 1.旋轉(zhuǎn)體1 2.支撐體1 3.驅(qū)動(dòng)電機(jī)M 4.萬(wàn)向節(jié)1 5.探測(cè)倉(cāng) 6.歷程輪 7.旋轉(zhuǎn)電機(jī) 8.超聲波探頭 9.萬(wàn)向節(jié)2 10.驅(qū)動(dòng)電機(jī)M 11.支撐體2 12.旋轉(zhuǎn)體2 三、現(xiàn)有條件 據(jù)現(xiàn)有專業(yè)知識(shí)及所查資料，以及老師的指導(dǎo)，對(duì)本課題有清晰的思路。 四、時(shí)間安排 時(shí)間 畢業(yè)設(shè)計(jì)工作內(nèi)容 2011年12月30日—2012年2月5日 畢業(yè)設(shè)計(jì)選題、查閱資料 2012年2月 6 日—2012年2月19日 開(kāi)題報(bào)告、文獻(xiàn)綜述、外文翻譯 2012年2月20日—2012年3月20日 畢業(yè)設(shè)計(jì)參數(shù)確定 2012年3月21日—2012年4月10日 畢業(yè)設(shè)計(jì)出三維圖 2012年4月11日—2012年5月15日 畢業(yè)設(shè)計(jì)論文撰寫(xiě) 2012年5月16日—2012年5月27日 畢業(yè)設(shè)計(jì)驗(yàn)收 2012年5月28日—2012年6月10日 畢業(yè)設(shè)計(jì)答辯 五、預(yù)期成果及表現(xiàn)形式 實(shí)現(xiàn)前進(jìn)后退，轉(zhuǎn)彎和越障功能，對(duì)管道進(jìn)行檢測(cè)。最終畫(huà)出三維實(shí)體圖，并進(jìn)行仿真，及強(qiáng)度校核。 專業(yè)教研室意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日 院（系）意見(jiàn)： 負(fù)責(zé)人簽名： 年 月 日 填表說(shuō)明：1、課題來(lái)源要填寫(xiě)明確（如基金項(xiàng)目、攻關(guān)項(xiàng)目、某企事業(yè)單位項(xiàng)目等） 2、課題類型：（1）A—工程設(shè)計(jì)；B—技術(shù)開(kāi)發(fā)；C—軟件工程；D—理論研究； （2）X—真實(shí)課題；Y—模擬課題；Z—虛擬課題； 要求（1）、（2）均要填，如AY，BY等。