2.3机器人的吸附组件结构 16

2.3.1吸附组件方案选择及工作原理 16

2.3.2真空泵选型 18

2.3.3气压零部件选择 19

2.4本章小结 20

第三章结构设计和重要零部件强度校核 21

3.1设计参数 21

3.2管道检测机器人各零件材料选取及重量分析 21

3.3吸盘吸力分析 22

3.4电动机选型分析 23

3.5最小转弯半径分析 24

3.6本章小结 25

结论 26

致谢 27

参考文献 28

第一章绪论

1.1研究背景

机器人的发展也已经经过了几十年，机器人最早作为科幻剧的主角被人类假想出来，但随着时间发展，慢慢机器人从不可能变得越来越可能，这一人类想象力的产物，打破了人们一个又一个的认知，他们每天都变得更加智能，更加优秀，也在人类的生活中占据越来越多的分量，机器人也就仿佛人类，分工合作，你有你的工作，我也有我的工作，机器人的分类变得更加细致，并且越来越智能，工业机器人，生活机器人，可以生产，也可以扫地，还可以下棋。但是，机器人最大的作用还是分担人类的工作。

管道已经成为了当今生活必不可少的一部分，随着中国西气东输工程的全面启动，城市排水设施的不断建设，海洋能源的开采，大量的管道被使用，但是不管什么管道，在长时间的使用的过程中难免会碰到破裂，堵塞等问题。在很长的管道中出现问题，要先找到出现问题的地点，才能对管道进行维护和清理，如自来水厂，城市排水系统，暖气供应系统，电站，和许许多多的大型工厂，这需要消耗大量的人力和物力，而且出现问题后往往需要短时间内解决问题，避免造成的损失，就更加需要快速准确地找到问题的所在。传统管道检测中，全面检测法，随机抽样法，这些方法均存在工程量大、准确率低等缺点。所以管道机器人成为了一个非常优质的解决方法，机器人可以进入管道内部和外部，可以进行管内外质量检测，使用过程中焊缝情况、裂缝破损、表面腐蚀等故障检测，极端恶劣环境下喷涂焊接、管道清扫、内部抛光等维护。对埋在地下的多年旧管道的修复，管道内外材料运送、抢救管道器材等其他用途。

在许多情况下管道底部往往会有积蓄的液体，也可能会有许多难以清理的渣滓，这就对机器人行动造成极大的阻挠，影响到工作的完成。在口径比较大的管道中，往往管道的上部会比较清洁和平整，比较利于机器人的移动和工作，所以，吸附在管道上壁的履带式爬行机器人就可以很好地规避底部的积液，渣滓等问题，进而完成在管道内的作业，大大提高效率。

1.2管道机器人结构优化设计的研究现状与发展

1.3管道机器人的特点

作为机器人，最最重要的就是分担人类压力，比人类干得更精确，效率更高。生活中许多机器人都为人类分担了压力，管道机器人也不例外。管道机器人，顾名思义，就是工作环境在管道内。不管是在能源的运输中，还是生活中，管道都会发生如破裂，堵塞等问题，而管道机器人就是面对这些问题而造出的针对性产物。管道机器人必定拥有移动，检测等功能，有些还会具有照明，摄像，相互信号传递等功能，更有些机器人具有可以修复问题的部分，用以达到解决问题。而且，在不同的管道，会面临各种不同的问题，管道有坡度，转弯，积水，管径变化，污渍沉积等等，而针对这些问题的管道机器人必定会有解决这些问题的功能。而且应用在医学方面，管道机器人还要对人体无害或者低伤害。管道机器人需要在工作管道内快速实现检测，反馈，修复等功能，提高效率，减少人力，保证工作人员安全。管道机器人有灵活可靠的驱动机构，面对各种管道内情况，在弯管，分叉管内进行准确运动；还要有灵敏的传感系统，随着传感器的发展，管道检测机器人的智能化也在不断进步，通过各种各样的传感器间的配合，应对各种各样的情况。还要有非常先进的控制系统，利用摄像头等，提高自主能力，控制能力。