管道机器人的结构设计与分析开题报告

全文总字数：3602字

1. 研究目的与意义（文献综述）

当下，随着生产生活水平的不断发展与提高，各种管道已遍布人类生活环境的各个角落。然而管道网络随着服役年限的增加，不可避免的就会出现管体腐蚀，伴随而来的也就是各种管道问题。管道问题包括堵塞、生锈、腐蚀、泄露、老化等。这些管道问题将给居民生命和财产带来巨大的损失。为加强城市管道网络安全与管理，必须对现有的管道网络进行定期的检测与维护。但由于管道的用处不同管径大小也各不相同，其中很大一部分人们无法直接进入，并且管道中的物质大多是人体不可直接触碰的物质，这些因素都极不利于开展对管道的检测与维护。传统的管道检测与维护方法是挖掘方法和随机抽样方法。上述2种方法存在工作量大和效率低等缺点。管道机器人的研究与应用，有效地解决了这一问题。

管道机器人是一种新型机器人能沿着管壁行走并携带传感器和操作设备。可沿着管道内外行走，还能携带传感器来进行完成管道内外作业的机电一体化系统，由行走机构、信号传递、动力传输系统、内部识别检测系统、控制系统等组成。

20世纪40、50年代,国外开始对管道机器人开展研究，已经取得了些成果。国外开始研究管道机器人较早, 1978年法国的j1vertut最早提出轮式管道机器人的行走机构模型。日本东京工业大学早在1993年开始研究管道机器人，他们成功研制出适用微小管道机器人。美国的工业制造业一直处于国际先列，前后有很多公司及大学制造出管道机器人。在2001年，纽约煤气集团和卡内基梅隆大学机器人学院研制出了无缆式长距离的管道机器人，这种管道机器人能够检测地下煤气管道的状况。加拿大最先成功制造出完整的双履带式管内机器人系统，履带采用刚性支承结构，其结构连接紧凑，刚性好。但这种刚性支承的履带在行走过程中会使两个履带之间的夹角无法改变，因此只适用于管径没有变化的普通作业场合。

2. 研究的基本内容与方案

2.1研究的基本内容

调研收集分析有关资料，掌握机器人的相关知识；熟悉掌握autocad、solidworks等绘图软件，学习机械原理、机械设计等机械方面的知识；熟悉掌握adams软件，学习建立虚拟样机模型；管道机器人的总体设计与具体设计。

2.2研究的目标

3. 研究计划与安排

第1周，搜集管道清洁机器人设计的相关资料并整理，完成开题报告;

第2周，筛选并继续搜集资料，搜索相关外文期刊并且翻译整理;

第3到4周，完成机器人腿部机构的设计，确源和能量源的设计;

4. 参考文献（12篇以上）

[1]王伟,赵少魁.管道机器人的研究现状及其展望[j].兵工自动化,2019,38(12):24-30.

[2]张保真,王战中,杨晨霞.新型履带式管道机器人变径机构动力学分析与仿真[j].石家庄铁道大学学报(自然科学版),2019,32(04):61-65 96.

[3]曹建树,张海超,王庆.燃气管道机器人变径机构设计及动力学分析[j].机械设计与制造,2019(11):122-125.