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管道机器人专题讨论 摘要：本文主要介绍不同类型的管道机器人和其相应的实例，并探讨管道机器人发展的问题和发展方向。 关键词：管道机器人；分类；问题；发展方向； 1引言 在工业、核工业、石油天然气等领域，管道作为一种有效的物料运输手段得到了广泛的运用，为了提高这些管道的寿命，防止泄露等事故的发生，管道机器人作为高效准确的故障诊断、检测及维修的手段应运而生，其广泛的运用于管道的探伤、补口、维修、焊接等诸多领域。 广义来讲，医学上的血管也属于工程研究意义上的管道，但是不同的是血管是很脆弱的，研究用于血管的管道机器人要考虑诸多和人体健康有关的因素。 2管道机器人的分类 管道机器人的分类方式各种各样，可以按照驱动方式，工作空间，行进方式，管径大小等。一般来讲主要按照工作空间，管径大小,行进方式来分类。下面分别介绍。 按照工作空间，管道机器人可分为管内作业机器人和管外作业机器人。如下图(1)为管外探伤机器人，图(2)为德国研制的管内检测机器人。目前来说管内机器人的发展要远远超过管外机器人的发展，这是由管道的铺设方式决定的。一般来说，管道都采用埋铺的方式，应此管内机器人发展的较快而管外机器人主要用于管道生产后的检测。 (2) 按照管径大小，管道机器人可分为常规管道机器人和微管道机器人。一般微管道机器人是指作业管径小于80mm的机器人，大于这一值的机器人称为常规管道机器人。 目前来说,常规管道机器人的发展很快，很多常规管道机器人已经运用到实际中，主要用于管道环境信息获取，管道工况检测与故障修复，管内障碍检测与排除， 管道清洗，管道表面喷涂，工程验收等。如下图的(a)为韩国研究的运用于燃气管道检测的机器人，(b)为天津市浦口道与台儿庄路排水检测中心新近购入的高科技“外援”——管道内窥检测车的现场作业图。 (b) 但是相对来说，微管道机器人的发展就相对缓慢的多。微管道机器人主要运用于生物和医学科技、工业上热交换机和核电站微小管道空间的检测维修。如下图(c)为日本研究的用于血管清理的血管机器人，图(d)为绰号为“毛毛虫”的能够深入到核电站蒸汽发生器的管道内，检查管道的安全状况，预防核泄漏等安全事故的发生的工业微管道机器人。 (c) (d) 按照行进方式，可以把管道机器人分为轮式，足式，爬行式，蠕 动式，履带式等。(a)摆动式(b)轮式(c)蠕动式(d)顶壁式(e)腿式(f)尺蠖 (g)螺旋行进方式简图依次如下: 如下图，(a)为履带式管道机器人，(b)为螺旋式管道机器人，(c)轮式管道机器人，(d)为蠕动式管道机器人。 （b） (c) (d) 不同行进方式的管道机器人有其不同的应用场合。下面就简要综述常用的轮轮式管内移动机器人、履带式管内移动机器人、蠕动式管内移动机器人的应用原理和场合。 在汽车等轮式交通工具的启发下，人们很自然地想到管道机器人可以采用轮式驱动方案。实际上，由于轮式行走具有结构简单、行走连续平稳、速度快、行走效率高、易于控制等诸多优点，使得目前已开发出的管道机器人大多数为轮式驱动方式，轮式管内移动机器人也是工程管道用机器人实用化程度最高、数量最多的一种。由轮式驱动管道机器人行走动力来源于驱动轮与管壁间的摩擦力，这就是轮式管内作业机器人行走的基本原理。 履带式管内移动机器人履带式管内移动机器人履带式管内移动机器人履带式管内移动机器人 为使管道机器人在油污、泥泞、障碍等恶劣条 件下达到良好的行走状态，人们研制了履带式管道机器人，履带式载体具有附着性能好，越障能力强，并能输出较大的拖动力等优点;但由于结构复杂，不易小型化，转向性能不如轮式载体，两轮机构稳定性差，容易发生倾覆等原因，此类机器人在管道内应用较少。 蠕动式管内移蠕动式管内移蠕动式管内移蠕动式管内移动机器人动机器人动机器人动机器人 参考蛆蚜、毛虫等动物的运动，人们研制了蠕 动式管道机器人。机器人的运动是通过身体的伸缩(蠕动)实现的，其运动节拍是:首先，尾部支承，身体伸长带动头部向前运动，然后，头部支承，身体收缩带动尾部向前运动，如此循环实现机器人的行走。此种机器人管道内移动速度慢且波动大，平稳性差。 3问题 由于常规管道机器人