上海大学研制的“细小工业管道机器人移动探测器集成系统”包含:20mm内径的垂直排列工业管道中的机器人机构和控制技术(包括螺旋轮移动机构、行星轮移动机构和压电片驱动移动机构等)、机器人管内位置检测技术、涡流检测和视频检测应用技术,在此基础上构成管内自动探测机器人系统。该系统可实现Φ20mm管道内裂纹和缺陷的移动探测。其中螺旋轮移动机构管道机器人适应管径Φ38mm,水平行走平均速度4mm/s,最大牵引力4N左右,如图1-6所示。
(a)细小工业管道机器人实物照片 (b)细小工业管道机器人系统构成图
图1-6 细小工业管道机器人
哈尔滨工业大学机器人研究所研制了四类八种管内移动机器人产品。其中适应Φ75至660mm管径范围内的移动机器人己经实现系列化设计,实现了几种用途的管内作业。取得了多项成果专利,主要有螺旋推进式和直进轮式管内机器人。
1999年,广东工业大学程良伦、杨宜民等研制一种电磁力驱动的蠕动式微小管道机器人,该机器人由前磁腿、机器人主体、后磁腿、软连接组织和驱动弹簧等构成,适合在直径为15至20mm的管道内运动,头部可携带微型CCD或微小操作工具。最高速度20mm/s,牵引力大于0。5N。
下面我将给出一个关于管道机器人具体事例,其中第十一届“挑战杯”国赛作品中有一个是关于新型螺旋型驱动小口径管道机器人的设计与研制如图1-7。
图1-7 新型螺旋型驱动小口径管道机器人
在这次机器人的设计中,利用电机进行提供能量,圆形转子获电后将会转动,轮子与管壁进行接触产生摩擦,由于摩擦力轮子将会转动,轮子的运动轨迹为空间螺旋线,这样它的动力装置也会沿管道轴线行走;而行走导向装置将会指引机器人的行走路线,让机器人能够在管道中行走自如。由于一般的管道机器人存在无法适应管径的变化、发生故障时不能有效解决、能源方面可能会出现供应不足的情况、在管径比较小的管道中不能行走、需要人工操作才能使机器人行动等问题,因此在设计螺旋型驱动管道机器人时,将会使用无线控制装置,机器人还能够自适应管径变化,通过弯道时也较容易,还能够对管道进行清理工作,当管径比较小时,该机器人也能够自然的行走。通过上面的介绍,该机器人能达到自动化要求,而且设计也比较容易,成本也很低,相比一般机器人,创新方面较凸出。