微细管道机器人工作原理分析和参数优化.pdf

2011年4月 机床与液压 Apr．2011 第39卷 第 7期 MACHINE TO0L＆ HYDRAULICS V01．39No．7 DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2011．07．024 微细管道机器人工作原理分析及参数优化 余德 忠 (中国计量学院工程训练 中心，浙江杭州1310018) 摘要：介绍微细管道机器人工作要求和结构，并详细分析其工作原理；对微细管道机器人设计参数进行优化，并设计 制作样机，其能够满足运动、负载的要求和适应管径变化。该微细管道机器人用于在石油、化工等行业管道检测维修中。 关键词：管道机器人；螺旋驱动 ；力学分析；参数优化 中图分类号：TH114；TG83 文献标识码 ：A 文章编号：1001—3881 (2011)7—077—2 W orkPrincipleAnalysisandParameterOptimization forM inutePipelineRobot YU Dezhong (EngineeringTrainingCenter，ChinaJiliangUniversity，HangzhouZhejiang310018，China) Abstract：Workrequirementsandstmctureofminutepipelinerobotwereexpounded，anditsworkprinciplewasanalyzedinde— tail．Thedesignparametersofminutepipelinerobotwereoptimized．A samplerobotwasdesignedandmadewhichcouldmeetthere— quirementsofmovement、loadandfitthechangeofpipelinediameter．Thisrobotcanbeusedininspectionandmaintenanceofpipe— lineinpetroleum andchemicalplantindustry． Keywords：Pipelinerobot；Screw drive；Mechanicsanalysis；Parameteroptimization 微细管道 内缺陷或积垢的机器人 自动检查和探测 构、液体驱动机构、电磁驱动机构和螺旋驱动机 技术在国际上 尚处于研究开发阶段，由于这项技术有 构 。。作者采用螺旋驱动机构，其 比较容易达到上 广阔的应用背景受到许多研究机构的重视 。在矿山 述基本要求，是一种较有前途的实用机构。微细管道 开采、石油化工厂、热力交换站、交通基础设施建设 机器人主要机构有：直流电机 、螺旋驱动机构、转弯 等行业存在着大量微细管道，这些管道长期使用后可 万向节机构和尾部保持机构，如图t所示。3对驱动 能存在腐蚀或机械损伤 ，会引起裂缝，酿成严重的事 轮对称轴线分布，并与管壁呈一定的螺旋升角 。当 故 。因此微细管道的探伤、维护和维修需要微细管 直流 电机通 电时，通 道机器人 ，其能够在不破坏管道的基础上实现对管道 过万 向节驱动 3对驱 的探测，并通过有线或无线将探测结果输送出来。作 动轮沿管壁作螺旋运 者在研究微细管道机器人工作原理、运动、受力分析 动。驱动结构和保持 基础上，对其设计参数进行分析与优化 ，验证管道机 机构通过弹簧压 紧管 器人是否满足设计要求，能否完成在微细管道 内进行 壁，同时适应一定管 螺旋驱 转弯 直流 保持 动机构 万向节