伸缩式管道机器人研究与设计1.docx

? 中图分类号： 论文编号： ? ? ? 专业硕士学位论文 ? ? ? 伸缩式管道机器人的 研究与设计 ? ? 作者姓名 xx 学科专业 控制工程 指导教师 xx 讲师 培养院系 自动化科学与电气工程学院 ? ? ? Research and Design of the Telescopic In-pipe Robot ? ? A Dissertation Submitted for the Degree of Master ? ? ? ? Candidate：xx Supervisor：xx ? ? ? ? ? ? 中图分类号： 论文编号： ? ? ? 硕 士 学 位 论 文 ? ? ? 伸缩式管道机器人的研究与设计 ? ? ? ? ? ? 作者姓名 xx 申请学位级别 全日制工程硕士 指导教师姓名 xx 职 称 讲 师 学科专业 控制工程 研究方向 管道机器人 学习时间自 年 9 月 1 日 起至 2014 年 12 ?? 31 日止 论文提交日期 2014年 12 月 2日 论文答辩日期 2014 年 12 月 日 学位授予单位 xx 学位授予日期 年 月 日  ? 关于学位论文的独创性声明 ? 本人郑重声明：所呈交的论文是本人在指导教师指导下独立进行研究工作所取得的成果，论文中有关资料和数据是实事求是的。尽我所知，除文中已经加以标注和致谢外，本论文不包含其他人已经发表或撰写的研究成果，也不包含本人或他人为获得xx或其它教育机构的学位或学历证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对研究所做的任何贡献均已在论文中作出了明确的说明。??? 若有不实之处，本人愿意承担相关法律责任。 ? 学位论文作者签名： ?????? 日期： 年 月 日 ? ? ? ? 学位论文使用授权书 本人完全同意xx有权使用本学位论文（包括但不限于其印刷版和电子版），使用方式包括但不限于：保留学位论文，按规定向国家有关部门（机构）送交学位论文，以学术交流为目的赠送和交换学位论文，允许学位论文被查阅、借阅和复印，将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，采用影印、缩印或其他复制手段保存学位论文。 必威体育官网网址学位论文在解密后的使用授权同上。 ? 学位论文作者签名： 日期： 年 月 日 指导教师签名： 日期： 年 月 日   PAGE \* MERGEFORMAT 84  PAGE \* MERGEFORMAT 2 摘 要 当前，新型管道机器人系统已成为地下管线检测领域的一个研究热点。现有轮式、履带式管道机器人由于横截面积大、环境适应力差，难以适用于非开挖技术铺设的各类中小口径地下管线。针对此类地下管线的特点，研究并设计了一种新型伸缩式管道机器人，该机器人具备IP68防水等级、较好的爬坡能力和较大的牵引力等特点。本文所做的主要工作包括： 1. 依据机器人的性能指标，确定了管道机器人的总体方案；针对器件选型的要求，对机器人进行了有针对性的受力分析；在此基础上，利用遗传算法工具箱对机器人的结构参数进行多目标优化设计，为机器人的机械设计提供依据。 2. 基于机器人的行走原理和结构特点，设计了机器人控制系统框架和整体控制策略；基于有限状态机的思想对机器人的基本行走模式进行建模，并给出相应的状态转移图；设计了各步进电机的加减速控制算法。 3. 在硬件设计部分，首先进行了丝杠和电机的选型计算；依据机器人的总体方案，使用Solidworks软件设计了机器人各机构的三维模型；依据控制系统框架，设计了机器人控制系统的电路原理图和PCB图，并阐述了硬件电路的测试过程。 4. 设计了控制系统的嵌入式软件，具体包括载波通讯程序、CPLD程序、步进电机驱动程序等，每一部分均给出了硬件测试结果或仿真波形。 关键词：管道机器人，有限状态机，步进电机，DSP，CPLD ? ? ? Abstract ? Nowadays,