管道機(jī)器人研制報(bào)告應(yīng)用場(chǎng)景機(jī)器人在水平放置的直徑10cm的不銹鋼管道外部平行移動(dòng)，機(jī)器人上搭載一個(gè)探測(cè)器，垂直于管道的軸向360°旋轉(zhuǎn)，測(cè)量管道表面。需求及性能參數(shù)探測(cè)器的質(zhì)量80g，尺寸25mmx25mmx63mm；通過(guò)有線(xiàn)與電腦連接。機(jī)器人整體質(zhì)量小于10kg。支架內(nèi)徑兼容100-140mm管道。傳感器測(cè)量距離前后可調(diào)10mm。驅(qū)動(dòng)器系統(tǒng)外掛，不放在機(jī)器人本體上。關(guān)鍵技術(shù)整體結(jié)構(gòu)采用圓盤(pán)式結(jié)構(gòu)，外輪廓圓盤(pán)直徑為360mm，內(nèi)圓盤(pán)直徑為170mm。整體結(jié)構(gòu)采用中間分割，對(duì)基座，大齒輪，導(dǎo)軌等基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)進(jìn)行切割處理，其余結(jié)構(gòu)盡量保證其對(duì)稱(chēng)性，有利于整體結(jié)構(gòu)運(yùn)行的穩(wěn)定性和流暢性。為保證探測(cè)器能夠360°繞管道運(yùn)行，通過(guò)設(shè)計(jì)齒輪嚙合結(jié)構(gòu)和滑輪和導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)使傳感器能夠流暢的繞軸旋轉(zhuǎn)，大齒輪與整體結(jié)構(gòu)的基座連接，小齒輪與大齒輪相嚙合，小齒輪通過(guò)連接軸連接到電機(jī)上，電機(jī)固定在滑塊上，為探測(cè)器旋轉(zhuǎn)提供動(dòng)力，探測(cè)器固定在傳感器安裝板上，傳感器安裝板與滑塊相連接，滑塊通過(guò)滑輪和連接軸與導(dǎo)軌相連接，保證探測(cè)器旋轉(zhuǎn)的流暢性。綜合考量，大齒輪選用模數(shù)為1，齒數(shù)為200，面寬為5，壓力角20°，在并在大齒輪的中心切割出一個(gè)直徑為176mm孔，保證工作空間，齒輪選用模數(shù)為1，齒數(shù)為30，面寬為10，壓力角為20°。導(dǎo)軌、大齒輪和基座通過(guò)螺栓連接定位，共打6個(gè)直徑為6mm的螺紋孔，用螺釘進(jìn)行定位，大齒輪上一側(cè)打2個(gè)1.6mm的沉頭孔，用于大齒輪和基座的周向定位。為保證管道機(jī)器人在管道上運(yùn)行平穩(wěn)，并減少機(jī)構(gòu)空間和重量，我們?cè)O(shè)計(jì)將輪子放置與探測(cè)器相反的另一面基座，并選取三輪結(jié)構(gòu)，三輪中心圍成一個(gè)等邊三角形，三輪結(jié)構(gòu)互相制約，保證管道機(jī)器人能夠固定在管道上，同時(shí)設(shè)計(jì)采用兩輪驅(qū)動(dòng)，一輪輔助的模式，減少了打滑并防止了因?yàn)橐惠嗱?qū)動(dòng)影響設(shè)備的穩(wěn)定性。根據(jù)要求，探測(cè)器需要能夠前后可調(diào)，根據(jù)此要求，我們將傳感器安裝板上設(shè)置了凹槽，安裝板尺寸為50*75mm，并設(shè)置30mm的刻度，在滑塊上打了固定螺紋孔，在需要將傳感器進(jìn)行調(diào)節(jié)時(shí)，可以通過(guò)擰松螺釘，手動(dòng)進(jìn)行傳感器的調(diào)節(jié)。為了讓管道機(jī)器人能夠適用不同直徑的管道，我們通過(guò)設(shè)計(jì)電機(jī)支座來(lái)調(diào)節(jié)輪子，電機(jī)支座調(diào)節(jié)原理同探測(cè)器原理相同，將其與基座固定，基座上打螺紋孔，通過(guò)螺釘將電機(jī)支座與基座相連，在基座上固定。為減少整個(gè)機(jī)器人的重量，我們整體材料選用鋁合金，并進(jìn)行了減重處理，在一側(cè)基座切割出一個(gè)以半徑為110mm和半徑為165mm，角度為100°的扇形孔，用于減重處理，同時(shí)方便抓取和安裝，最終質(zhì)量為7.36kg。為增加摩擦減少打滑，使機(jī)器在管道上能夠平穩(wěn)的運(yùn)行，我們?cè)O(shè)計(jì)采用V型輪，由此輪子與管道可有兩個(gè)接觸點(diǎn)，能夠增加機(jī)器運(yùn)行的穩(wěn)定性，輪子內(nèi)徑為24mm，與輪軸相連接，外徑為57mm，厚度為50mm。為了使兩半圓基座連接更穩(wěn)定，同時(shí)方便安裝和調(diào)節(jié)，我們?cè)O(shè)計(jì)將兩半圓基座連接的一側(cè)通過(guò)連接軸、軸承、螺母和螺栓進(jìn)行連接，這樣可使在方便安裝，同時(shí)，在另一側(cè)的基座軸向采用螺栓連接，周向采用直徑為6mm的滾花小頭螺釘進(jìn)行固定。驅(qū)動(dòng)器放置在底部，不隨管道機(jī)器人進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。電機(jī)選用2臺(tái)鳴志AM23HS84A0-01電機(jī)，、1臺(tái)AM