栖管道探测机器人。

1.3选题背景

工农业生产都离不开管道，化学工业、核工业、石油的传输等等都需要用到大量的管道。人民的日常生活中离不开水和煤气等，它们也需要用大量的管道来进行传输，即使是人体本身，体内也有大量的气管和血管等大量的管道。上述的各种各样的管道粗细不一、软硬不同，种类纷繁多样，形状各异，长短不一。管道现今已经被普遍认为是传输能量的最为安全经济的方法。但是，像所有的工程设备一样，管道也可能发生各种各样的故障与缺陷。在工农业的日常使用过程中不可避免地产生诸如裂纹、腐蚀、堵塞等问题，都会影响设备正常的工作、生产的正常运行，甚至造成重大的安全事故。

近年来，就有许多管道发生了事故，引起了世人的广泛关注。例如，1993年委内瑞拉就有一条气路管道发生了泄漏，导致气体爆炸，烧死51人，烧伤不计；1994年美国新泽西州也有一条管道发生泄漏，造成火灾，导致1人烧死，51人烧伤。近年来，还有许许多多的国家，例如巴基斯坦、俄罗斯、加拿大以及英国等国家由于管道安全导致发生不同程度的管道事故的报道发出。我国的管道也多次不同程度地发生了各种由于管道安全引发的事故，据不完全统计，90年代以前，我国仅输油管道在工作的20年时间内，共计发生大小事故628次。天然气管道也发生多次不同程度的事故，后果更为严重，给人民的生命和财产等造成了严重的破坏，特别是管道泄漏事件会对环境造成严重的污染。管道在投入运行的早期和后期是管道安全事故的高发期，前期由于管道各段之间的接缝、磨合等问题，后期则是由于管道的老化问题。我们必须采取有效的措施，最大程度地减少管道安全事故的发生。

为了解决管道安全这一问题，世界各国都已经投入了大量的人力和财力对这一问题进行了研究，并取得了不通程度的进展。目前，普遍得到公众认可的观点是采用智能探测机器人对管道内部进行探测是最经济有效的方法，如果能对管道内部进行检测，准确掌握管道状况并且根据一定的优选原则，对一些有严重缺陷的管道进行更换，对一些有轻微缺陷的管道进行维修，对一些有微弱缺陷的管道进行安全事故的预防就可有及时有效地大量避免管道安全事故的发生，同时也能大大延长整条管路的使用寿命，经济效益十分可观。由此可见，管道探测确实是保护管道安全的经济有效又可行的方法。

日常生活中存在各种各样不同功能、不同尺寸的管道，如石油管道、煤气管道、抵消通讯线缆管道等。这些管道在使用前需要进行探测，以确保管道内部没有缺陷。在使用中也需要经常对管道内壁进行检查，从而能及时发现管道内壁的情况和缺陷，便于对管道进行维护。

因此，管道探测机器人也可能会遇到各种各样不同的工况。对于埋设在地下的管道以及不能再管道外部进行探测的管道，目前采用的管道内部移动的机器人拖动或运载探测仪器对管道进行探测作业是当前最为有效的方法。这种探测机器人目前普遍的移动方式有：（1）车轮式；（2）履带式；（3）蠕动式等。

1.3.1国外背景

国外管道机器人起步于20世纪60年代，70年代以后，石油、化工、天然气及核工业的发展为管道机器人的应用提供了广阔而诱人的前景，而机器人学、计算机、传感器等理论和技术的发展，也为管内和管外自主移动机器人的研究和应用提供了技术保证。日、美、法、德等国在此方面作了大量研究工作，其中日本从事管道机器人研究的人员最多，成果也最多。80年代以来，日本不仅研制可通过L形弯管道管内探测机器人。还研制成检查热电站进水管的机器人，能在热电站运行中进行工作。日本奥林帕斯光学有限公司发明适用于密闭容器管道或管束间的狭窄复杂区域检修作业的导管型微机器人。日本三菱电机公司、住友电气工业公司和松下技研公司曾经共同研究并制造出了一种链式微小机器人系统。这种链式微小机器人系统可以对核电站蒸汽发生器的传热管外表面进行探测。德国西门子公司研制了在管道里爬行的管道蜘蛛机器人各种类型的管道内运动。它不仅适合在水平管道中运动，在垂直管道中机器人的腿也能支撑起身体的重量并自由行走。该探测机器人可以在管径为8-30cm的管道中行走，该类机器人对管径变化有很好的适应性。 两栖管道探测机器人机械结构设计+图纸(3):http://www.youerw.com/jixie/lunwen_204355.html