1 引言
管道运输是当今五大运输方式之一，已成为油气能源运输工具。目前，世界上石油天然气管道总长约200万km，我国长距离输送管道总长度约2万km。国家重点工程“西气东输”工程，主干线管道(管径1118mm)全长4167km，其主管道投资384亿元，主管线和城市管网投资将突破1000亿元。
世界上约有50%的长距离运输管道要使用几十年、甚至上百年时间，这些管道大都埋在地下、海底。由于内外介质的腐蚀、重压、地形沉降、塌陷等原因，管道不可避免地会出现损伤。在世界管道运输史上，由于管道泄漏而发生的恶性事故触目惊心。据不完全统计，截至1990年，国内输油管道共发生大小事故628次。1986到2b00年期间美国天然气管道发生事故1184起，造成55人死亡、210人受伤，损失约2. 5亿美元。因此，研究管道无损检测自动化技术，提高检测的可靠性和自动化程度，加强在建和在役运输管道的检测和监测，对提高管线运输的安全性具有重要意义。
1.1管道涂层检测装置的发展、现状和前景
1.1.1管道涂层检测装置的发展
管内作业机器人是一种可沿管道自动行走,携有一种或多种传感器件和作业机构,在遥控操纵或计算机控制下能在极其恶劣的环境中进行一系列管道作业的机电仪一体化系统.对较长距离管道的直接检测、清理技术的研究始于本世纪50年代美、英、法、德、日等国,受当时的技术水平的限制,主要成果是无动力的管内检测清理设备——PIG,此类设备依靠首尾两端管内流体的压力差产生驱动力,随着管内流体的流动向前移动,并可携带多种传感器.由于PIG本身没有行走能力,其移动速度、检测区域均不易控制,所以不能算作管内机器人.图1所示为一种典型的管内检测PIG[5]. 这种PIG的两端各安装一个聚氨脂密封碗,后部密封碗内侧环向排列的伞状探头与管壁相接触,测量半径方面的变形,并与行走距离仪的旋转联动,以便使装在PIG内部的记录仪记录数据.它具有沿管线全程测量内径,识别弯头部位,测量凹陷等变形部位及管圆度的功能,并可以把测量结果和检测位置一起记录下来. 70年代以来,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、英、法、德等国在此方面做了大量研究工作,其中日本从事管道机器人研究的人员最多,成果
也最多。
图1管内检测典型PIG样机
在已实现的管内作业机器人中,按照其行动方式可分为轮式、履带式、振式、蠕动式等几类：
(1) 轮式管内机器人
由于轮式驱动机构具有结构简单,容易实现,行走效率高等特点,对此类机器人的研究比较多.机器人在管内的运动,有直进式的(即机器人在管内平动)也有螺旋运动式的(即机器人在管内一边向前运动,一边绕管道轴线转动);轮的布置有平面的,也有空间的.一般认为,平面结构的机器人结构简单,动作灵活,但刚性、稳定性较差,而空间多轮支撑结构的机器人稳定性、刚性较好,但对弯管和支岔管的通过性不佳.轮式载体的主要缺点是牵引力的提高受到封闭力的限制.图2所示为日本的M.Miura等研制的轮式螺旋推进管内移动机器人。
(2) 履带式管内机器人
履带式载体附着性能好,越障能力强,并能输出较大的牵引力.为使管内机器人在油污、泥泞、障碍等恶劣条件下达到良好的行走状态,人们又研制了履带式管内机器人.但由于结构复杂,不易小型化,转向性能不如轮式载体等原因,此类机器人应用较少.图2所示为日本学者佐佐木利夫等研制的履带式管内移动机器人[13],其驱动轮可变角度以适应管径的变化,可通过圆弧过渡的90度弯管.
图2轮式螺旋推进管内移动机器人总体结构图
图3 轮式螺旋推进管内移动机器人驱动系统图
(3) 振动式管内机器人
振动可以使物体的位置改变,根据这一原理,日本学者森光武则等提出了的振动式管内移动机器人。其原理为:在机器人的外表面装有若干与机体成一定角度的弹性针,靠弹性针的变形使其压紧在管壁上.机身内装有偏心重物,由电机驱动.当偏心重物旋转时,离心力使弹性针变形,滑动,从而带动机器人移动.振动式管内机器人结构简单,容易小型化,但行走速度难以控制,而且振动使机器人沿圆周方向自转,姿态不稳定,另外,振动对传感器的工作和寿命均会产生影响.
(4) 蠕动式管内机器人
参考蚯蚓、毛虫等动物的运动,人们研制了蠕动式管内机器人。其运动是通过身体的伸缩(蠕动)实现的:首先,尾部支承,身体伸长带动头部向前运动,然后,头部支承,身
体收缩带动尾部向前运动,如此循环实现机器人的行走.图3所示为日本日历制作所研制
的蠕动式管内机器人,其前后两部分各有8条气缸驱动的可伸缩支撑足,中部有一气缸作为蠕动源。国内在管道机器人方面的研究起步较晚，而且多数停留在实验室阶段。哈尔滨工业大学邓宗全教授在国家863”计划课题“X射线检测实时成像管道机器人的研制”的支持下，开展了轮式行走方式的管道机器人研制，如图3所示。该机器人具有以下特点: (1)适应大管径(大于或等于900mm)的管道焊缝X射线检测。(2)一次作业距离长,可达2km。(3)焊缝寻址定位精度高为±5mm。(4)检测工效高,每道焊缝(900mm为例)检测时间不大于3min;实现了管内外机构同步运动作业无缆操作技术, 并研制了链式和钢带式两种新型管外旋转机构,课题研究成果主要用于大口径管道的自动化无损检测
[8]
。上海大学研制了“细小工业管道机器人移动探测器集成系统”。其主要包含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20mm管道内裂纹和缺陷的移动探测[9]。
图4 蠕动式管内移动机器人
1.1.2测量方法的研究进展
按有无破坏性,表面涂镀层厚度测试方法可分为有损检测和无损检测。有损检测方法主要有计时液流测厚法、溶解法、电解测厚法等,这种方法一般比较繁琐,主要用于实验
室。目前也有便携式测厚仪,适合在现场使用。常用的无损检测方法有库仑-电荷法、磁性测厚法、涡流测厚法、超声波测厚法和放射测厚法等，各种无损测厚法均有成型的仪器设备,使用起来方便简单,且无需对表面涂镀层进行破坏[1]。因此,该类方法在管道涂层的测量中已得到了广泛的应用。
常用的无损涂层测量方法有磁性测厚﹑电涡流测厚﹑磁性/涡流测厚﹑超声波测厚等
（1）磁性测厚
磁性测厚法可分为2 种:磁吸力测厚法和磁感应测厚法。磁吸力测厚法的测厚原理: 永久磁铁(测头)与导磁钢材之间的吸力大小与处于这两者之间的距离成一定比例关系,这个距离就是覆层的厚度。利用这一原理制成测厚仪,只要覆层与基材的导磁率之差足够大,就可进行测量。测厚仪基本结构由磁钢、接力簧、标尺及自停机构组成。磁钢与被测物吸合后,将测量簧在其后逐渐拉长,拉力逐渐增大。当拉力刚好大于吸力,磁钢脱离的一瞬间记录下拉力的大小即可获得覆层厚度[2]。新型的产品可以自动完成这一记录过程。
磁感应测厚法的基本原理:利用基体上的非铁磁性涂覆层在测量磁回路中形成非铁磁间隙,使线圈的磁感应强度减弱;当测量的是非铁磁性基体上的磁性涂镀层厚度时,则随着涂镀层厚度的增加,其磁感应强度也会增加。利用磁感应原理的测厚仪,原则上可以测量导磁基体上的非导磁覆层厚度,一般要求基材导磁率在500 H /m以上。如果覆层材料也有磁性,则要求与基材的导磁率之差足够大(如钢上镀镍) 。
磁性原理测厚仪可用来精确测量钢铁表面的油漆层,瓷、搪瓷防护层,塑料、橡胶覆层,包括镍铬在内的各种有色金属电镀层以及化工石油行业的各种防腐蚀涂层。其特点是操作简便、坚固耐用、不用电源、测量前无须校准、价格较低,适合车间做现场质量控制。
（2）电涡流测厚
涡流测厚仪是根据涂镀层与基体材料的导电性有足够的差异来进行金属基材上涂覆层的物性膜厚来测量的。该方法实质上也属于电磁感应原理,但能否采用该方法进行厚度测定,与基体及涂镀层材料的导电性有关,而与其是否为磁性材料无关。其工作原理为:高频交流信号会在测头线圈中产生电磁场,当测头靠近导体时,就在其中形成涡流。测头离导电基体愈近,则涡流愈大,反射阻抗也愈大。这个反馈作用量表征了测头与导电
基体之间距离的大小,也就是导电基体上非导电覆层厚度的大小。由于这类测头专门测量非铁磁金属基材上的覆层厚度,所以通常称之为非磁性测头。非磁性测头采用高频材料做线圈铁芯,例如铂镍合金或其他新材料。与磁感应原理比较,主要区别是不同的测头、不同的信号频率和大小及不同的标度关系。
采用电涡流原理的测厚仪,主要是对导电体上的非导电体覆层厚度的测量,但当覆层材料有一定的导电性时,通过校准也同样可以测量,只是要求两者的导电率之比至少相差3～5倍(如铜上镀铬) 。
（3）磁性/涡流测厚
磁性测厚和涡流测厚均有缺点,为此,很多厂家将两者综合在一起进行测定,采用的探头有3种: F型、N型和FN型。其中F型探头采用磁感应原理,可用于钢铁上的非磁性涂镀层,如油漆、塑料、搪瓷、铬和锌等; N型探头采用涡流原理,用于有色金属(如铜、铝、奥氏体不锈钢)上的绝缘层,如阳极氧化膜、油漆和涂料等;而FN型探头同时具有F 和N型探头的功能,利用两用型探头,可实现在磁性和非磁性基体上自动转换测量[3] 。目前开发比较成熟的磁性测厚仪有时代公司的TT220, 德国EPK 公司开发的M IN ITEST4100 /3100 /2100 /1100系列测厚仪和PHYN IX公司的Surfix/Pocket2Surfix 便携式涂镀层测厚仪,可以方便地实现各种条件下的无损测厚。
（4）超声波测厚
超声波测厚仪是利用超声波脉冲反射原理,通过发射的超声波脉冲至涂层/ 基材, 计算脉冲通过涂层/ 基材界面反射回发射器所花的时间来计算涂层的厚度。仪器通过一个发射器发射高频超声波进入涂层,振动波会穿透涂层,遇上不同力学性能的材料(如基材) 时,振动波会在不同材料的界面部分反射和传递。反射部分会被感应器接收,传递的振动波继续传递到底材,同样经历着所有材料界面间的反射、传递过程。传感器将反射波转换成电信号,这些信号会被仪器数码化,数码化反射波被分析后,便得到振荡波所花的确切传递时间[5]。从而计算出涂层的厚度。
超声波测厚仪可用于测量多种材料的厚度,如钢、铁、塑料和玻璃等。新型的超声波测厚仪可以一次测量即可测定多层涂层的总厚度及指定的各层厚度,且精度很高。
1.1.3管内作业机器人的发展前景
为了使管内作业机器人能够尽快地走出实验室,进入实用化阶段,必须在以下几个方面有所突破。
（1）灵活可靠的行走机构
前面已经提到,管内作业机器人在弯管、支岔管中的通过性问题仍未解决。而要解决这一问题，首先要在机构上保证机器人能够在这些特殊环境中顺利行走.如何寻找一种融合各种机构优点,既能够提供较大的牵引力，又快速灵活，可靠性高的驱动方案是值得研究的问题.另外，还特别要在动力系统、传动机构的小型化方面下工夫。应该指出的是，要解决管内机器人的通过性问题,除了要在机械结构方面推陈出新之外,还应该结合控制方案来考虑。例如前述日本于1994年推出的BEAGLE200管内探伤系统,采用3台电机分别驱动空间均布的3个主动轮，虽然机构较复杂，但由于3个驱动轮可分别控制，从而为提高其在弯管段的通过性提供了可能。
（2）智能化的传感器系统
对管道内部这类非结构化环境，现有的管内作业机器人中的传感器或无法正常发挥作用,或过多地依赖人的介入，已经不能满足其发展的需要。经过多年的实践，人们已经认识到传感器的集成,即多种传感器(光,机,电,仪)的综合运用是解决上述问题的有效手段。特别是以摄像机为基础的视觉传感器，由于其直观性，应引起足够的重视。同时，先进的感知算法的研究是必要的，只有将感知算法与传感器的硬件结合起来，形成智能化的传感器，才能为提高管内作业机器人的控制水平打下良好的基础。
（3）高度自治的控制系统
在管道内部复杂的环境中，为减轻操作人员的负担，机器人具有自主能力是必要的。但这有赖于先进的传感器技术，特别是管内环境识别技术作保证。例如，目前已有人在机械手控制中引入视觉伺服技术，即利用视觉传感器来实现机械手的位置闭环控制。视觉对管内机器人具有重要意义，利用视觉,可以：
①确定作业位置；
②识别管内环境(是否拐弯,是否有枝杈等)；
③识别机器人的姿态(是否有转体,相对于作业位置的距离等)。
在管内作业机器人中采用视觉伺服技术,可以有效地克服现有传感器的不足，有利于提高其控制性能和自主能力,并对其智能化进程有重要意义。目前的关键问题是如何提高图像处理的速度，神经网络、人工智能的引入将有助于解决这一问题。另外，先进的控制策略，如路径规划，控制器参数的在线优化等的研究也必将使管内作业机器人的智能化水平得到进一步的提高。
1.2本次设计的目的
通过本次毕业设计，达到温习巩固以前所学的所有知识，并将其在实际设计中加以的运用。熟悉一般工程设计的步骤方法：调研收集资料，方案论证比较，确定方案，完成管道涂层厚度检测装置的设计，绘制装配图及零件图等图纸。
2 总体方案的设计
2.1管道涂层厚度检测装置的技术要求
该设备能在管道中行走的，采集管道中各处的涂层厚度，采集到的数据能实现远程传送。本设计主要包括行走系统机构、测量机构和控制部分，要求实现测量系统在管道中行走，行走速度为0.5m/min。
2.2主要技术参数
本次设计的管道内防腐涂层厚度测量仪的具体指标如下：
1.内径：200mm 2管道长度200m
3涂层测量范围0～500μm 4误差±（1±3％）μm
5行走速度500mm/min 6工作环境温度0—50℃
2.3总体方案的分析与确定
该测量装置由行走系统机构、测量机构和控制部分构成。行走机构和测量机构要通过8051单片机接受上位机的控制，进行自动行走和测量，并将所测得的数据进行整理计算传送到上位机。
行走系统是由一个直流电动机通过齿轮减速机构和带传动驱动两个驱动轮，从而实现整个测量装置的前进和后退。测量机构采用超声波传感器，其原理是利用超声波的反射法，通过记录回波信号的时间差来计算出涂层的厚度。本装置中采用两个传感器呈180°布置，可同时测量两个点的涂层厚度。
在实际的测量中要求随时确定测量装置的确切位置即测量装置在管道内行走的距离。为了得到测量装置在管道中行走的距离，专门设计了计程轮，此轮上安装了霍尔元件，通过霍尔元件采集的脉冲数可得到轮子所转圈数，从而得出测量装置行进的距离。
控制系统以单片机8051为中心，它控制着直流电机—机器人的动力源的前进、后退和停止、2个传感器的通断，并将厚度信号和转换信号进行处理，传送给上位机，接受上位机的监控。
其框图如下：
图5 测量装置整体框图
3 机械结构设计
3.1管道涂层测厚装置的运动原理 微型管道机器人采用了有缆驱动的驱动方式,其运动机理由两组车轮沿径向呈三等分均布,其中四个从动轮在扇形齿轮的作用下被支撑在管道的内壁上，另外两个则是驱动轮。电机带动锥齿轮旋转，从而使得装有皮带轮的轴转动，车轮随之转动。由于车轮与管壁之间的摩擦力，车体便可以在管中前进或后退。尾部还有一个柔性的计程轮，其作用：1.计算小车前进的距离。2.支撑车体，保持平衡。
3.2管道涂层测厚装置行走机构的设计
机器人的移动机构具有结构紧凑和较大的负载能力,满足管道内行走的基本条件。移动机构的前后两组支撑中,三个车轮都是沿径向均匀分布的,而前后两部分都是沿轴向对称的,支撑点共六个,因此满足形封闭条件。当移动机构行走时,三个轮子呈径向均匀分布,三点确定一个平面,三点始终在一个圆柱面上,因此可以实现自定心,在支撑装置的作用下,驱动轮被紧紧压在管道内壁上,具有较强的适应性。整个系统由于利用了对称性,抵消了机器人在运动过程中各方面不平衡力偶的干扰,从而使所有的力集中到电机运转轴线上所在的竖直平面上,同时,又在通过电机轴线的竖直平面上保证机器人的重心与电机运转轴心之间适当的距离,从而保证了整个机器人运行过程中的平稳性。
3.3电动机的选择
由于管道的直径很小，所以根据尺寸选择j55ZYT —PX 微型减速电机。其减速比为216.输出转速为14r/min 。输出转矩18730mN.m 。
其计算过程为：
车轮与管壁的摩擦系数为μ=0.8 车体的重量为50kg G=mg=50×10N=500N 压紧机构产生的压紧力为500N
则：车体对管壁的正压力N=1000N
F=μN=0.8×N=800N
电动机所需要的工作功率为
8000.50.0066kw 6.61000100060w w Fv p w η?====?
20.970.990.95
a η=?=
6.6 6.974200.95w d a p p w w η=
==≤ 各轴输入功率为：
010.97 6.974 6.765I d p p w η=?=?=
2121120.99 6.765 6.697II I p p p w
ηη=?=?=?= 各轴的输入转矩：
6.97495509550 4.75.14d d m p T N m n =?
=?=
101 4.75 3.50.9716.15.18.730.d T T i N m N m η=??=??=≤
2211216.150.9915.829.T T i N m η=??=?=
所以所选的电机符合条件。 3.4传动的总体方案设计
此测量装置在500mm/min 的速度下前进，速度比较低。初选车轮直径为40mm 则此时车轮的角速度以及减速后最终的角速度为：
ω=60v/(π×d)=60×500/3.14×40×60=3.98r/min
由于电机的初速度为14 r/min ，由传动比公式i=14/w=14/3.98=3.5
所以传动比i=3.5
我选用直齿圆锥齿轮来传递能量和动力。因为其可以实现两相交轴之间的传动。锥齿轮设计、制造及安装均较简单，用于低速传动，非常适合此装置的要求。考虑到机器人在前进过程中要托缆，因此将此机器人设计成前后轮共同驱动的方式，以获得较大的牵引力。由于尺寸限制，只能将轮放在另外一根轴上，用皮带将两轴连接起来，它没有调速的作用，只需使两轴具有同样的旋转速度。
3.5压紧装置的设计
压紧装置主要是为了让机器人能够撑紧管壁，从而达到平稳前进的目的。我所设计的压紧装置是通过一个扇形齿轮和一个齿条的相互啮合实现的。具体如图6所示：
图6 压紧装置
此结构的原理非常简单，但却很实用。当管壁直径变化时，压紧轮就会以销轴为中心，进行旋转，同时齿条就会因为啮合的作用前后移动，弹簧也跟着压缩或拉长。以此来调节适当的压紧力，保证车体的平衡。
3.6计程轮的设计
计程轮的设计是为了知道车体在管道中行进的距离，已达到正确测量管道中某点涂层厚度的目的。计程轮设计如图6所示，它的结构比较简单，是用四个导向螺钉将轮固定在支撑体上，导向螺钉上装有压缩弹簧，压缩弹簧的一端连在支架上，另一端连在支撑体上，由此支架可以沿着导向螺钉的方向上下移动，而车轮通过销轴连在支架上，可以随支架一起运动，以保证计程轮始终与地面接触。计程轮上安装有霍尔传感器。霍尔传感器就是利用霍尔效应原理，通过磁场、电流对被测量的控制，使包含有被测量变化信息的霍尔电压发生变化，在利用后继的信号检索和信号放大电路，就可以得到被测量
脉冲信号的信息。正因为霍尔传感器的基本原理霍尔效应只包含了磁场、电流、电压三个常用物理量，使得采用霍尔传感器的被测量的测量简单易行，而磁场强度、电流、电压是磁场、电场的基本物理量，所以霍尔传感器可以进行精确的非接触测量。
图 7计程轮
它具有灵敏度高，线性度好，稳定性高、体积小和耐高温等特点，在机车控制系统中占有非常重要的地位。本装置中选用霍尔元件DN6837，它是一个开关集成霍尔传感器，其输出的脉冲信号经过一级三极管放大，在送到单片机的输入口。
3.7轴的设计与校核
轴的材料是决定其承载能力的重要因素，制造轴的主要材料是碳素钢及合金钢。45号优质中碳钢是最常用的材料。Q235-A等普通碳素钢用于不重要的轴或受载较小的轴；合金钢具有较高的机械强度用于受载荷较大、结构尺寸受限制、需提高轴颈耐磨性及处于高温或腐蚀等条件下的轴；球墨铸铁和一些高强度铸铁一般用于铸成外形复杂的轴，他们吸振性好，对应力集中敏感性低。
一般机器中的轴常用优质中碳钢制造，这类钢比合金钢廉价，对应力集中的敏感性较低，其中45号钢最为常用。为了提高材料的力学性能，通常进行调质或正火处理。
由于振动磨的主轴旋转会产生高频率的振动，且产生的离心力相当大，所以应选45号
钢作为此传动轴的材料。 一般常见的轴按其轴线的形状和功用分为直轴、曲轴两大类，因为本次设计只涉及直轴，所以我们在此只讨论直轴。
直轴一般都做成实心，若因机器特殊需要也可制成空心轴。考虑到应加工方便，轴的截面多为圆形，为了使轴上零件定位及装拆方便，轴多做成阶梯轴。一些结构简单或特殊要求在轴中装设其它零件或者减小轴的质量具有重大作用的场合，轴才做成等直径的轴（光轴）或空心轴。空心轴内径与外径比通常为0.5～0.6，以保证轴的刚度及扭转稳定性。
根据轴的承载情况，可分为：转轴——工作中既受弯矩又受转矩的轴；有时还受较大轴向力的作用，这类轴在各种机器种最常见；心轴——工作中只承受弯矩、不受转矩或转矩较小的轴，心轴又分为转动心轴（轴转动）和固定心轴（轴不转动）两种；传动轴——工作中只传递转矩、不承受弯矩或受弯矩很小的轴。下面首先通过扭转强度对轴进行设计，然后再用弯扭组合进行校核。
按扭转强度条件计算
选择轴的材料为45钢，经调质处理，首先估算最小轴径，根据下列公式进行计算
303].[2.09550000n
p A n p d T =≥τ，30][2.0/9550000T A τ= d ——截面处轴的直径，单位mm ，
p ——轴的传递功率，单位kw ；
n ——轴的转速，单位r/min ，
][T τ——许用扭转切应力，单位MPa ，45钢的][T τ值为25～45；
0A ——其中45钢的0A 的取值为126～103。
因选择的电动机功率为30kw ，即p=20w ，转速n=14r/min ，把数据带入上式有：
330314
20126].[2.09550000?==?≥n p A n p d T τ=11.19mm 因轴上开有两个键槽，所以轴径应当增大5%～7%，则有
d ≥11.19×（1+0.07）=11.97mm
【摘要】随着城市建设的飞速发展，原有城市地下管线资料欠缺的矛盾越来越突出。在我国，由于地下排水管道堵塞或者破裂造成的直接或间接经济损失是相当严重的，所以研究排水管道自动检测系统很有必要。 【关键词】传统方法；外检仪器；内窥仪器；检测机器人1.传统的排水管道主要检测方法和特点 1.1 普通人员进入管道检测。管径较大、管内无水、通风良好，优点是直观，且能精确测量。但检测条件较苛刻，安全性差，目前已不再使用。 1.2 潜水员进入管道检测。管径较大，管内有水，且要求低流速，优点是安全。但无视像资料、精准度不强。 1.3 其他还有量泥斗法和反光镜法。优点都是方便快捷，但是在检测管道内部和结构是相对模糊。 2.仪器检测技术 随着科技的发展，排水管道检测技术也跟随着发展，传统检测方法虽然简单、方便，在条件受到限制的情况下可起到一定的作用，但有很多局限性，已不适应现代化排水管网管理的要求。现在很多都是用到仪器检测技术，现在用到的仪器检测技术有： 2.1 管道闭路电视检测系统 管道闭路电视检测系统（CCTV ）是使用最久的检测系统之一，也是目前被大量应用的方法。生产制造CCTV 检测系统的厂商很多，国际上一些知名品牌有IBAK 、Per Aarsleff A/STelespe 、Pearpoint 、TAR IS 等；国内有雷迪公司。CCTV 的结构包括摄像头、灯光、电线（线卷）及录影设备、监视器、承载支架、爬行器等。 通过摄像机器人对管道内部进行全程摄像检测，对管道内的锈层、结垢、腐蚀、穿孔、裂纹等状况进行探测和摄像，实现管道内部长距离检测，实时观察并能够保存录像资料，将录像传输到地面，由专业的检测工程师对所有的影像资料进行判读，通过专业知识和专业软件对管道现状进行分析、评估，有效地查明管道内部防腐质量、腐蚀状况及涌水管道、涌水点的准确位置，科学全面地了解管道的现状，编写管道现状报告，并对排水管道运行质量及功能进行评价，为管道的定点修复、新铺管道的竣工验收以及管道修复前的方案设计、修补过程中的施工监测、修补后复测等提供经济、有效的检测方法。 2.2 排水管道声纳检测系统 管道内窥声纳检测的英文名叫做Sonar Inspection ，主要是通过声纳设备以水为介质对管道内壁进行扫描，扫描结果以专业计算机进行处理得出管道内壁的过水状况。 声纳头向管壁发出声纳信号，同时接受反射信号，系统通过颜色区分声纳信号的强弱，从而分辨出不同介质的轮廓图案。 2.3 管道潜望镜检测系统 潜望镜为便携式视频检测系统，操作人员将设备的控制盒和电池挎在腰带上，使用摄像头操作杆（一般可延长至5.5m 以上）将摄像头送至窨井内的管道口，通过控制盒来调节摄像头和照明以获取清晰的录像或图像。数据图像可在随身携带的显示屏上显示，同时可将录像文件存储在存储器上。该设备对窨井的检测效果非常好，也可用于靠近窨井管道的检测。适用管径为150～2000mm 。 2.4新型排水管道检测机器人 在现代社会科学技术的快速发展状态下，大量部门利用数字化管理系统来提高工作效率和工作质量。这种新型机器人可以实现排水管道的内窥检测工作；可以检测管道的破裂、腐蚀和焊缝质量情况；采用模式识别和神经网络等一系列图像处理技术，将采集到的图像进行进一步的处理，能更好的识别管道病害情况，辅助人工进行管道损伤判断，减少出错的几率，提高检测效率。 3.排水管道评估 管道分析评估主要依据CCTV 或声纳检测设备所拍摄的视频录像或断面扫描图像，对管道状况进行评价，最终得出管道总体状况，为管道的日常养护及可能的修复工作提供依据。 英国WRC 于1980年颁布了《排水管道状况分类手册》。该手册将管道缺陷分为结构性、功能性、建造性和特殊性四大类，CCTV 主要检测前两类缺陷。 日本于2003年12月颁布了《下水道电视摄像调查规范（案）》，该规范将管道情况分为破损、腐蚀、裂缝、错位、起伏蜿蜒、灰浆沾着、漏水、支管突出、油脂附着、树根插入共10项。每种损坏等级分A 、B 、C 三级。 丹麦在管道检测方面起步比较早，评估规程很完善，并经常性地进行修编。丹麦标准将缺陷分为结构性、功能性及特殊构造三大类。结构性和功能性各有6项缺陷。依据规定的经验参数，按一定的方程式计算出指数。采用10分制最后对所要评估的管道进行评定。 上海市自2003年开始用CCTV 对排水管道进行检测，今年已制定了《上海市排水管道检测技术规程》，上海的评估体系基本采用了丹麦模式，同时吸取台湾、日本、英国的一些优点和上海的实际情况。以下重点介绍上海的评估体系。 3.1 结构状况评估 结构性缺陷包括破裂、变形、错位、脱节、渗漏、腐蚀、胶圈脱落、支管暗接、异物侵入共9种。 管道修复指数按下列公式计算。RI=0.7×F+0.1×K+0.05×E+0.15×T 式中：E —管道重要性参数；T —土质影响参数值；K —地区重要性参数； F —结构性缺陷参数按下列公式计算。 当S ＜40时，F=0.25×S 当S ＞40时，F=10式中：损坏状况系数S 按下列公式计算。 式中：L —被评估管道的总长度（m ）；Li —各缺陷处长度（m ）或缺陷个数；Pi —第i 处缺陷权重，应查表获得；n1——结构缺陷处总个数。 依据RI 值的大小按下表即可进行评价，并提出管道修复的建议。 修复指数RI ＜4，一级，无或有少量管道损坏，结构状况总体较好，可对损坏管道作点状修理或不修复。 修复指数4≤RI ＜7，二级，有较多管道损坏，结构状况总体一般，对损坏管道可作点状修理或缺陷管段整体修复。 修复指数RI ≥7，三级，大部份管道已损坏，结构状总值总体较差，可作更新改造。 3.2 养护状况评估 功能性缺陷包括沉积、结垢、障碍物、树根、洼水、坝头、浮渣共7种。 管道养护指数按下列公式计算。MI=0.8×G+0.15×K+0.05×E 式中：G —功能性缺陷参数；K —地区重要性参数；E —管道重要性参数。 依据MI 值的大小对照下表的规定进行等级确定和功能状况评价，并提出管道养护的建议。 养护指数MI ＜4，一级，无或有少量管道局部超过允许淤积标准，功能状况总体较好，可不养护。 养护指数4≤MI ＜7，二级，有较多管道超过允许淤积标准，功能状况总体一般，需局部养护。 养护指数MI ≥7，三级，大部份管道超过允许淤积标准，功能状况总体较差，需全部养护。 我国的下水道普及率随着城市化的进程会越来越高。这些庞大数量的管道，由于长期使用引起的老化以及其他原因，必然要造成物理上和功能上的破坏。为了完善地保持这些功能，需要有计划地进行恰当的维护管理和维修、重建。这其中最重要的一项内容就是要定期对管道进行检测。一些发达国家和地区已陆续建立了自己的体系，并且有足够的经费作保证。我国上海、北京、广州、杭州、济南、昆明、成都、余姚等城市已相继开始使用CCTV 、声纳进行管道检测，笔者相信在不远的将来，越来越多的城市会使用这一新兴技术。参考文献[1]王艺；李冠男；杨乐.排水管道检测技术.河南科技.2010年14期 [2]杨清梅；孙建民.一种新型排水管道检测机器人研究.机械设计与研究.2009年06期 城镇排水管道检测与评估技术浅析 尤宏亮 （太原市市政公共设施管理处 山西太原 030024） 11001 i i L i n S P L ==∑
工业机器人文献综述 生产力在不断进步，推动养科技的进步与革新，以建立更加合理 的生产关系。自工业革命以来，人力劳动己经逐渐被机械所取代，而这种变革为人类社会创造出巨大的财富，极大地推动了人类社会的进步时至今天，机电一体化，机械智能化等技术应运而生并己经成为时代的主旋律。 1.工业机器人的发展： 1.1 机器人概念的诞生 机器人技术一词虽然出现的较晚，但这一概念在人类的想象中却早已出现。自古以来，有不少科学家和杰出工匠都曾制造出具有人类特点或具有动物特征的机器人雏形。我国西周时期的能工巧匠就研制出了能歌善舞的伶人，这是我国最早的涉及机器人概念的文章记录，此外春秋后期鲁班制造过一只木鸟，能在空中飞行，体现了我国劳动人民的智慧。机器人一词由捷克作家--卡雷尔.恰佩克在他的讽刺剧《罗莎姆的万能机器人》中首次提出，剧中描述了一机器奴仆Robot。此次Robot被沿用下来，中文译成机器人。1942年美国科幻作家埃萨克.阿西莫夫在他的科幻小说《我.机器人》中提出了“机器人三大定律”，这三大定律后来成为学术界默认的研发原则。现代机器人出现于20世纪中期，当计算机技术出现，电子技术的进步，数控机床的出现及与机器人相关的控制技术和零件加工技术的成熟，为现代机器人的发展打下了基础。 1.2 国内机器人的发展史 在我国目前采用工业机器人的行业主要有汽车行业、摩托车、电 器、工程机械、石油化工等行业。我国作为亚洲第三大的工业机器人需求国，对于工业机器人的需求量在逐年增加，从而吸引了大批工业机器人的制造商，加快了我国工业机器人技术的发展第一阶段是20世纪80年代，我国为t跟踪国际机器人技术的道路，当时以原机械工业部为主，航天工业部等部门联合组织国内的相关研究单位开展了工业机器人的研究，先后推出了弧焊、点焊、喷漆等多种工业机器人。直到90年代，通过国家863计划等的K77，我国具备t独!)设计不}}生产工业机器人的能力，培养了一批高水平的研究生产队伍进入21世纪，中国的工业机器人发展进入t一个崭新的阶段，其中最大的特点是以企业为主体，以市场为导向、赢利为目标的机器人产业开发群体止在形成。尽管国外大的工业机器人公司为了占领中国不断扩大的市场，加大了其在中国的经销力度，但是中国的机器人企业以自己独有的市场信息优势、售前售后的服}}c势、针对中国企业的工艺特点的专门化设计优势努力争取自己的市场地位随养全球经济的一体化发展，世界制造中心向中国转移的趋势，中国工业机器人的产业会快速的发展起来，特别重要的是研制单位必须和需求紧密结合，让机器人走进工厂，实现真止的产业化。 经过20多年的探索，我国的工业机器人自动化技术取得t长足的发展，但是与世界发达国家相比，还有不小的差距;机器人应用工程起步也较晚，应用领域窄，生产线系统技术落后随养我国制造业-尤其是汽车行业的发展，对工业机器人的需求日益增长，工业机器人的拥有量远远不能满足需求量。尤其是基础零部件和元器件生产和制造、机器人可靠性以及成木等问题，都存在很多问题。尤其在大负载工业机器人方而，不仅产品长期大量依靠从国外引进，在维护、更新改造方而对国外的依赖也相当严重。 1.3国内外工业机器人的发展方向
油气管道检测机器人 摘要:在轮式和履带式机器人的基础上,设计开发了一种新的管内移动机器人 .机器人的3组驱动轮沿圆周方向120°均布,在轴向截面内,前后两组驱动轮布置在同一组平行四边形机构上,驱动电动机通过蜗轮蜗杆副驱动3组驱动轮,调节电动机通过滚珠丝杠螺母副和压力传感器使3组驱动轮始终以稳定的正压力紧贴在管道内壁,使机器人具有充裕并且稳定的牵引力.该机器人机构紧凑,工作可靠,适用于管径为400～ 650mm的管道. 关键词:管道机器人;平行四边形机构;管道检测 工业管道系统已广泛应用于冶金、石油、化工及城市水暖供应等领域,因其工作环境非常恶劣,容易发生腐蚀、疲劳破坏或使管道内部潜在缺陷发展成破损而引起泄漏事故等.有毒有害、易燃易爆物品在失控状态下向大气泄漏、排放造成的危害是事故风险评价的重要指标.燃气管道(包括地下输油、输水管道)长期使用后,由于管内、管外介质的腐蚀,造成管壁减薄甚至出现裂纹和漏孔 ,导致燃气的泄漏、爆炸等事故,严重影响正常的生产生活秩序.因此,必须定期地对这些管道进行检修和维护.然而管道所处的环境往往是人力所限或人手不及,检修难度很大,故通常对重要和不允许泄漏的管道采用定期或提前报废的办法,从而造成了巨大人力和物力损失;另一方面,燃气中的杂质在管道中沉积,造成燃气管道堵塞,从而影响燃气输配和应用系统的正常运行.目前关于地下输送管道的质检,常采用工程量十分巨大的“开挖”抽检方法,由于随机抽样法经常出现漏检,因而准确率低,效果并不理想,不但劳动强度大、效益低,而且往往会妨碍道路交通.因此燃气管道管内探测是一项十分重要的实用化工程,关系到燃气的安全、合理地应用和管理. 宁波广强机器人CCTV管道检测机器人利用先进的CCTV内窥检测技术进行管道检测。广强管道检测机器人是按照国家卫生部颁发的《公共场所集中空调通风系统卫生规范》的相关技术要求，设计的进行检测的专业设备，可完成各种检测作业，还可搭载各种声纳、切割设备，可按需定制。广强机器人是完成公共场所集中空调检测项目的得力工具。 国外关于燃气管道机器人的研究始于 20世纪40年代,由于70年代的微电子技术、计算机技术、自动化技术的发展,管道检测机器人技术于90年代初得到了迅猛发展并接近于应用水平.Kaw aguchi等[1～ 3]研制的管道检测机器人系统只适用于200mm的管道,而且一次作业的检测距离不大于500m;Kuntze等[ 4]采用 4轮独立伺服驱动方案研制成管道检测机器人系统 KARO,该机器人系统只能实现对200mm管径的地下输水管道的检测,一次检测距离为400m,系统采用拖缆控制方式.而本文开发了一种适于管径为400～650mm,一次作业检测距离达 1 km的油 /气管道检测机器人 . 1 管道检测机器人结构和机构原理 图1所示为管道检测机器人的机构原理图.整个机器人由驱动部分和压紧力调节部分组成.驱动部分由驱动电动机驱动与之相连接的蜗杆,并由蜗杆并联驱
随着现代交通、能源、石油、化工、城市建设的高速发展，煤气、自来水、给排水工程、石油化工生产系统等管道的铺设长度也急剧增长。管道系统在输送各种液体和气体物质时，由于受到工作介质与环境等其它因素的影响，造成很多管道内部结垢、腐蚀情况严重，严重的影响了管道的正常运行，为管道事故的发生埋下了隐患。许多管道在服役运行期间发生了液体、气体泄露事故等，对经济造成了巨大的损失。 以排水管道为例，这类管道大多埋于地下，在长期使用过程中,由于受到管内、管外介质的腐蚀等原因,会产生裂纹、漏孔而出现漏水现象,为此必须对管道进行定期检查和维修。用人携带设备进行检查十分困难，对工人的健康也带来严重的损害。采用人工开掘进行检测,不但劳动强度大、效益低,而且往往会妨碍道路交通因此，有必要研制一种装置，能够深入到管道内部完成检测任务。在这种情况下，管道机器人作为一种先进的管道检测技术得到了巨大的发展空间,成为一种较为理想的管道检测自动化装置。 随着我国城镇化的规模越来越大，排水管道的铺设也逐年增多，同时排水管道出现的问题也越来越多。到2008年时我国城镇排水网络覆盖面约为55%，到2015年时我国城镇排水网络覆盖面约为80%，在2005年到2015年10年时间内我国新增城市排水管道33万
千米，截止2015年我国城市排水管道长度总计达56.5万千米，截止2015年欧盟和美国城市排水管道均超过200万千米。我国的排水管道内径为300mm-2000mm，多数在500mm以上，在管道内多为生活排放污水和生活垃圾，以及一般外径不大于40mm的建筑泥沙废弃物。随着城市排水管道铺设的越来越长，对管道的维护需求日益增多。水力清通和机械清通是我国常见的两种排水管道的清理方式，这两种方式大量的浪费了水资源和人力资源。 城市排水管道的结构在设计时是由一定的尺寸要求，通常管道直径大于500mm，排水管道在城市交错分布，有时高低不同。为了使管道检测机器人在城市排水管道正常进行工作，就要对管道检测机器人在管道结构的约束下进行机器人的约束性分析，包括机器人在竖直管道和弯型管道的结构约束分析、转弯时结构约束分析和管道内侧倾倾覆临界角度分析。 近年来，我国城市污水管道缺陷状况越来越严重，管道所处环境十分复杂与特殊，检测与评价十分困难，是管道维护管理模式的关键。为了定量了解城市污水管道的缺陷状况并研究多种因素对管道健康状况的影响规律，本论文选取南方某典型河网城市作为研究区域，检测，评价并分析了城市污水管道的缺陷状况与影响因素的相关规律，并对污水管道内地下水入渗问题进行了研究，取得的主要研究成果如下： （1）采用手持式管道潜望镜（QV）与管道机器人检测系统（CCTV）对28.7km的污水管道进行了检测与评价，共发现13种管道缺陷，可以归为5类主要的管道问题：变形、管内障碍物、破损/腐蚀、接口问题和渗漏问题。评价分级后，“轻微”、“中等”、“严重”、“紧急”程度的管道所占比例分别为69.1%、13.8%、4.6%、12.5%； （2）研究了管长、管径、管龄、水力坡度、管材类型5种因素对管道缺陷与管道综合评价状况的影响发现：随着管长、管径、管龄的增长，管道缺陷率变化趋势较为明显，而缺陷程度的变化趋势并不明显；对管道综合状况的影响趋势较为明显的因素为管径与管龄；5
文献综述 机械设计制造及其自动化 足球机器人设计 一、前言 足球运动是大家都非常喜爱的运动。让机器人来踢足球呢？听起来是天方夜谭，可是他确实存在，足球机器人诞生于20世纪末，是高科技与体育运动结合的产物，其目标是到2050年前后，在“可比”的条件下，一支智能足球机器人比赛队伍要能战胜当时的人类世界足球冠军队。这是从事智能足球机器人事业的科技工作者所面临的十分艰巨的挑战。智能足球机器人涉及计算机、自动控制、传感与感知融合、无线通讯、精密机械和仿生材料等众多学科的前沿研究与技术融合，包括动态不确定环境中的多主体合作、实时推理~规划~决策、机器人学习和策略获取等当前人工智能的热点问题。智能足球机器人系统的研究和开发是培养信息自动化科技人才的重要手段，也是展现高科技发展的生动窗口和促进科技成果实用化的一个途径。]1[ 二、国内外足球机器人发展的现状 在人工智能与机器人学历史上，1997年将作为一个转折点被记住。在1997年5月，IBM 的“深蓝”击败了人类国际象棋世界冠军，人工智能界40年的挑战终于取得了成功。在1997年7月4日，NASA的“探路者”在火星成功登陆，第一个自治机器人系统Sojourner释放在火星的表面上。与此同时，RoboCup也朝着开发能够战胜人类世界杯冠军队的智能足球机器人队走出了第一步。 足球机器人的最初想法是由加拿大不列颠哥伦比亚大学的艾伦·马克沃斯（Alan Mackworth）教授于1992年提出的。日本学者迅速对这一想法进行了系统的调研和可行性分析。1993年6月，包括浅田埝（ Minoru Asada）、Yasuo Kuniyoshi和北野宏明（Hiroaki Kitano）在内的一些研究工作者决定创办一项机器人比赛，暂时命名为RoboCup J联赛。然而在一个月之内，他们就接到绝大部分是日本以外的研究工作者的反应，要求将比赛扩展成一个国际性的联合项目。由此他们就将这个项目改名为机器人世界杯赛（Robot World Cup Soccer Games，简称RoboCup）。 与此同时，一些研究人员开始将机器人足球作为研究课题。隶属于日本政府的电子技术
1 引言 管道运输是当今五大运输方式之一，已成为油气能源运输工具。目前，世界上石油天然气管道总长约200万km，我国长距离输送管道总长度约2万km。国家重点工程“西气东输”工程，主干线管道(管径1118mm)全长4167km，其主管道投资384亿元，主管线和城市管网投资将突破1000亿元。 世界上约有50%的长距离运输管道要使用几十年、甚至上百年时间，这些管道大都埋在地下、海底。由于内外介质的腐蚀、重压、地形沉降、塌陷等原因，管道不可避免地会出现损伤。在世界管道运输史上，由于管道泄漏而发生的恶性事故触目惊心。据不完全统计，截至1990年，国内输油管道共发生大小事故628次。1986到2b00年期间美国天然气管道发生事故1184起，造成55人死亡、210人受伤，损失约2. 5亿美元。因此，研究管道无损检测自动化技术，提高检测的可靠性和自动化程度，加强在建和在役运输管道的检测和监测，对提高管线运输的安全性具有重要意义。 1.1管道涂层检测装置的发展、现状和前景 1.1.1管道涂层检测装置的发展 管内作业机器人是一种可沿管道自动行走,携有一种或多种传感器件和作业机构,在遥控操纵或计算机控制下能在极其恶劣的环境中进行一系列管道作业的机电仪一体化系统.对较长距离管道的直接检测、清理技术的研究始于本世纪50年代美、英、法、德、日等国,受当时的技术水平的限制,主要成果是无动力的管内检测清理设备——PIG,此类设备依靠首尾两端管内流体的压力差产生驱动力,随着管内流体的流动向前移动,并可携带多种传感器.由于PIG本身没有行走能力,其移动速度、检测区域均不易控制,所以不能算作管内机器人.图1所示为一种典型的管内检测PIG[5]. 这种PIG的两端各安装一个聚氨脂密封碗,后部密封碗内侧环向排列的伞状探头与管壁相接触,测量半径方面的变形,并与行走距离仪的旋转联动,以便使装在PIG内部的记录仪记录数据.它具有沿管线全程测量内径,识别弯头部位,测量凹陷等变形部位及管圆度的功能,并可以把测量结果和检测位置一起记录下来. 70年代以来,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、英、法、德等国在此方面做了大量研究工作,其中日本从事管道机器人研究的人员最多,成果
排水管道检测已有很长的历史，传统的管道检测方法有很多，伴随着科技的不断进步，对排水管道的检测方法标准也由以前的潜水员探摸等原始的方法，逐渐向先进的闭路电视检测法过渡管道,既CCTV检测系统。 CCTV检测的基本标准方法： 排水管道电视检测是采用一个闭路电视系统（Closed Circuit Television），通过控制在管道内行走的机器人摄像头远程采集图像，并通过有线传输方式，把图像进行显示和记录的集成系统。 管道CCTV电视检测系统是由三部分组成：主控器、操纵线缆架、带摄像镜头的“机器人”爬行器。主控器可安装在汽车上，操作员通过主控器控制“爬行器”在管道内前进速度和方向，并控制摄像头将管道内部的视频图象通过线缆传输到主控器显示屏上，操作员可实时的监测管道内部状况，同时将原始图象记录存储下来，做进一步的分析。 当完成CCTV的外业工作后，根据检测的录象资料进行管道缺陷的编码和抓取缺陷图片，以及检测报告的编写，并根据用户的要求对CCTV影像资料进行处理，提供录象带或者光盘存档，指导未来的管道修复工作。 （1）管道检测前搜集的资料如下：该管线平面图；该管道竣工图等技术资料；已
有该管道的检测资料。 （2）现场勘察资料如下：察看该管道周围地理、地貌、交通和管道分布情况；开井目视水位、积泥深度及水流；核对资料中的管位、管径、管材。 （3）确定检测技术方案：明确检测的目的、范围、期限；针对已有资料认真分析确定检测技术方案包括:管道如何封堵；管道清洗的方法；对已存在的问题如何解决；制定安全措施等。 （4）管道竣工验收检测前技术要求： a) 应将管道进行严密性试验，并向检测人员出示该管道的闭气或闭水的试验记录。 b) 检测前应确保管道内积水不超过管径的百分之5。 c) 检测开始前须进行疏通、清洗、通风及有毒有害气体检测。 （5）管道修复检测前技术要求： a)首先应将需检测的该管道进行冲洗工序。 b)检测前应确保该管道内积水不能超过管径的百分之15，如有支管流水应先将其堵住，确保机车所摄录的影像资料清晰，检测准确。 c)检测开始前须进行疏通、清洗、通风及有毒有害气体检测。
重庆理工大学 毕业设计（论文）文献综述题目机器人行走机构设计 二级学院重庆汽车学院 专业机械设计制造及其自动化班级 姓名学号 指导教师系主任 时间
评阅老师签字：
机器人行走机构 吴俊 摘要：行走机器人是机器人学中的一个重要分支。行走机构可以是轮式的、履带式的 和腿式的等，能适应地上、地下、水中、空中、宇宙等作业环境的各种移动机构。本 文从国内外的研究状况着手，介绍了行走机器人的发展历史，研究现状和发展趋势。本文还介绍了国内最新的研究成果。 关键字：机器人行走机构发展现状应用 Keyword:robot travelling mechanism developing current situation application 一，前言 行走机器人是机器人学中的一个重要分支。关于行走机器人的研究涉及许多方面，首先，要考虑移动方式，可以是轮式的、履带式的和腿式的等；其次，必须考虑 驱动器的控制，以使机器人达到期望的行为；第三，必须考虑导航或路径规划。因此，行走机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多种功能于一体 的综合系统。机器人的机械结构形式的选型和设计，应该根据实际需要进行。在机器 人机构方面，应当结合机器人在各个领域及各种场合的应用，开展丰富而富有创造性 的工作。对于行走机器人，研究能适应地上、地下、水中、空中、宇宙等作业环境的 各种移动机构。当前，对足式步行机器人、履带式和特种机器人研究较多，但大多数 仍处于实验阶段，而轮式移动机器人由于其控制简单，运动稳定和能源利用率高等特点，正在向实用化迅速发展，从阿波罗登月计划中的月球车到美国最近推出的NASA 行星漫游计划中的六轮采样车，从西方各国正在加紧研制的战场巡逻机器人、侦察车 到新近研制的管道清洗检测机器人，都有力地显示出行走机器人正在以其使用价值和 广阔的应用前景而成为智能机器人发展的方向之一。 二、课题国内外现状 多足步行机器人是一种具有冗余驱动、多支链、时变拓扑运动机构, 是模仿多足 动物运动形式的特种机器人, 是一种足式移动机构。所谓多足一般指四足及四足其以上, 常见的多足步行机器人包括四足步行机器人、六足步行机器人、八足步行机器人等。 步行机器人历经百年的发展, 取得了长足的进步, 归纳起来主要经历以下几个 阶段: 第一阶段, 以机械和液压控制实现运动的机器人。 第二阶段, 以电子计算机技术控制的机器人。 第三阶段, 多功能性和自主性的要求使得机器人技术进入新的发展阶段。 三、研究主要成果 国内多足步行机器人的研究成果[1]： 1991年,上海交通大学马培荪等研制出JTUWM[1]系列四足步行机器人。JTUWM-III是模仿马等四足哺乳动物的腿外形制成,每条腿有3个自由度,由直流伺服
国内城市排水管道多建设于上世纪，在长时间的使用中，管道老化、腐蚀、破损严重，很多管道问题逐渐暴露出来。在目前城市地下基础设施错综复杂、城市交通十分繁忙、地下空间开发向纵深发展、日益重视城市环境和可持续发展的条件下，传统的开挖法新建和维修更新地下管道，造成城市“拉链路”现象经常发生，严重影响城市交通和周围居民生活。 非开挖技术是利用微开挖或不开挖技术对地下管线、管道和地下电缆进行铺设、修复或更换的一门科学。可以有效避免施工造成的对居民生活的影响。非开挖管道修复技术包括管道的清洗和检测评估技术及管道修复更新技术两个方面。管道检测技术有管道CCTV检测法、管道声纳检测法、潜望镜法及人工检测法。其中管道CCTV检测法使用最多，检测效果非常好，受行业内广泛的认可。 管道CCTV检测设备通常将CCTV系统搭载于管道爬行器上。排水管道机器人按
爬行器行走方式可分为轮式管道机器人、履带式管道机器人、腿式管道机器人、蠕动式管道机器人。目前市场上排水管道机器人以轮式管道机器人居多。由于管道环境恶劣复杂，智能爬行小车要在管道内部进行通讯需要解决信号衰减、信号屏蔽、防水、防尘、防爆等一系列技术难题。 管道机器人主要由主控制器、控制电缆盘，摄像爬行器三个部分构成,多用于管径200~2000mm的排水管道。管道CCTV检测主要用于详细了解管道内部的情况，对管道的健康状况作出评估，为管道的进一步修复提供依据。目前常见的设备是将闭路电视系统（CCTV）搭载在智能爬行小车上。检测人员通过在地面上的控制系统指挥小车在管道内的行动，同时将管道内部拍摄的影像资料传输到控制系统进行存储。最后通过电缆盘回收爬行小车。 技术发展到现今，已能够控制摄像头调焦，激光测距，在视频中叠加检测信息，并按照行业标准智能输出标准化检测报告。根据检测报告，判断管道综合状况，选择
管道CCTV检测机器人，不知道大家用过没有，对于管道CCTV检测机器人的管道CCTV检测的基本方法步骤了解多少？但是如果你真的想要了解管道CCTV检测机器人的话一定要看这篇文章哦。小编会给大家详细的讲述一下管道机修复机器人的管道CCTV检测的基本方法步骤。 中仪股份X5-H系列管道CCTV检测机器人由爬行器、镜头、电缆盘和控制系统四部分组成。其中，爬行器可搭载不同规格型号的镜头（如：旋转镜头、直视镜头、鱼眼镜头），通过电缆盘与控制系统连接后，响应控制系统的操作命令，如：爬行器的前进、后退、转向、停止、速度调节；镜头座的抬升、下降、灯光调节；镜头的水平或垂直旋转、调焦、变倍等、前后视切换等。在检测过程中，控制系统可实时显示、录制镜头传回的画面以及爬行器的状态信息，并可通过触摸屏录入备注信息。 管道CCTV检测的基本步骤 收集资料现场勘察------编制检测方案----清洗疏堵排水-----用CCTV检测系统进行检测并采集影像资料-----总结数据，出检测报告------验收数据准确度
---提交评估报告。 1、管道检测前搜集的资料如下：该管线平面图。该管道竣工图等技术资料。已有该管道的检测资料。 2、现场勘察资料如下： a) 、察看该管道周围地理、地貌、交通和管道分布情况。 b) 、开井目视水位、积泥深度及水流。 c) 、核对资料中的管位、管径、管材。 3、确定检测技术方案： a)、明确检测的目的、范围、期限。 b) 、针对已有资料认真分析确定检测技术方案包括:管道如何封堵、管道清洗的方法、对已存在的问题如何解决、制定安全措施等。 4、管道竣工验收检测前技术要求： a) 、应将管道进行严密性试验，并向检测人员出示该管道的闭气或闭水的试验记录。 b) 、检测前应确保管道内积水不超过管径的5%。 c) 、检测开始前必须进行疏通、清洗、通风及有毒有害气体检测。 那么，管道CCTV检测机器人应该在哪购买呢？大家知道么？现在小编给大家推荐一家专业做管道CCTV检测机器人的公司：武汉中仪物联技术股份有限公司。 欢迎广大客户，来我司详细了解管道CCTV检测机器人的相关信息哦。
随着社会和科技的高速发展，管道作为物资运送的载体在资源调配、城市建设等领域的作用越来越明显。在大型建设配套设备中，管道主要应用于石油、天然气等能源运输领域以及城市地下管网建设这两大工程。在工业生产领域，大型发电厂、核能研究所等物料需求量较大的场所均使用管道运输作为其首选方式。 管道运输在城市建设和工业生产中的应用逐渐增大，但管道内部恶劣环境和狭隘的空间不利于工作人员进行作业，因此，为了保证能对管道的维护、管道内作业的顺利进行，开发一套应用范围广、符合市场需求的管道检测机器人系统用以替代人工完成作业是非常必要的。 随着运输管道的使用范围增大、应用数量增多，各行业对管道的使用寿命和安全性能提出的要求越加严格，因此加大了对管道检测机器人的需求。目前，国内外管道检测的管道机器人种类和型号繁多，功能多样化，但多数管道机器人由于结构复杂，运送拆卸难度大，控制不便等因素导致其推广使用受阻，并不能为管道行业提供更好的服务。 那么，目前国内管道检测公司哪家好呢？
武汉中仪物联技术股份有限公司是一家以排水管网检测、评估、养护、修复相关技术、设备及材料研发制造为核心产业的高新技术企业，专注于为城市提供智慧排水管网运维信息化整体解决方案。公司集“产、学、研”于一体，经过多年的累积和沉淀，中仪股份已经成为国内管道检测与修复行业的标杆企业，在业内享有“管道检测与修复专家”的美誉。 公司总部设于华中腹地湖北武汉，与中国地质大学、华中科技大学、武汉大学等多家高校及科研机构保持紧密合作，在理论研究、设备研制、工程检测等领域，依托扎实的理论功底和大胆的创新精神，先后研发出一系列技术先进、适用性强、操作简便、稳定耐用的检测、养护及修复设备和软件产品。并在北京、上海、浙江、山东、安徽、江苏、广东、福建、广西等地设有分公司及分销机构，建立了完善的售后服务体系。 公司已完成管道潜望镜系列（QV）、管道CCTV机器人系列、管道声纳检测系统系列、推杆式管道内窥镜系列、钻孔电视成像仪系列、管道电法测漏仪系列、管道养护系列、非开挖管道修复系列等具有自主知识产权的管网检测、养护及修复产品的研制，在物探、城建、市政、国防、水利水电等各个基础建设领域得到广泛应用。 目前公司在管网修复技术及材料领域，自主研发的国内首台非开挖修复装备已投入市场使用，填补了我国非开挖修复装备的产业化空白，可有效改善由排水管渠修复维护而造成的交通问题，保障城市的安全高效运行，树立政府良好形象。 随着信息化建设理念的深入人心，公司在智慧管网、地理信息系统领域与北京清华规划院、中地数码形成战略合作联盟，相继开发了一系列数据管理系统，如检测数据服务系统，
攀爬机器人文献综述 攀爬机器人文献综述 对攀登机器人结构点性能计算和实验的研究 摘要 本文介绍了并联攀爬机器人性能的运动学和动力学研究，从而避免结构框架上的节点。为了避免结构节点，攀爬并联机器人可以取得某种确定的动作。一系列的动作组合起来，可以方便沿着结构节点的攀登运动。必须对并联攀爬机器人的姿态予以研究，因为在其独特的配置下，姿势能够驱动机器人。此外，需要对执行机构为了避免机构节点而产生的力进行评估。因此本文的目的要表明，Stewart–Gough 并行平台能够作为攀爬机器人，与其他机器人相反，并行攀爬机器人能后轻易而优雅地避免结构节点。为了支持第一部分中描述的模拟结果，实验测试平台已经发展到围绕结构节点对并联攀爬机器人地动力性能进行研究。获得的结果非常有趣，显示了潜在的在工业中使用平行S-G机器人作为攀岩机器人的存在。 关键词：爬壁机器人、动力学、并联机器人、奇点
一简介 当需要在一些危险或者难以到达的地方执行任务时，具有在不同结构上攀爬和滑行能力的机器人是非常重要的，比如在检查和维修金属桥梁、通信天线以及深入核工业结构内部过程中使用的机器人。通常，这些类型的金属结构是由聚合在一起的杆构成，是一种联合机械，每一个都可以描述为棱柱元素变截面和尺寸的扩展。所有这些元素组合产生晶格不同的几何结构，其中结构性因素在不同点的结合称为结构节点。这类结构的尺寸和形状取决于它应用的设计。在这一类型设置中不同任务的机器人化已经被广泛地记载在文献中。在许多情况下，有人提出使用连接机构和多腿机器人来实现位移的随即移动。另外，许多这些机器人是被设计用来在墙壁或管道攀爬和工作。一些建议的解决方案在机械上是非常复杂的，需要在运动控制方面有高水平的发展和阐述。一种用来给双层底部板件焊接的机器人正在研制当中。该型机器人是由一种有选择顺应性装配机器手臂配置的四足机器组成。该机器人通过抓住加强筋移动，但由于其几何结构不能移动通过结构节点。Balaguer提出了一种能够在复杂的三维金属基结构的爬壁机器人。该机器人采用“毛毛虫“的概念来取代这些结构，并实时生成控制设计从而确保稳定的自我支持。Longo建议一个城市侦察双足机器人。这种机器人能够在表面上实现交替移动，并且小到足以穿越密闭空间。Minor and Rossman 提出了一种有腿的机器人，能够通过移动其身体从而产生推力。这些机器人的结构让它们沿着管道和梁结构，并通过内爬管道，但机器人不能够避免节点。在本篇论文中提出的机器人能够围绕结构节点移动。 对于位移和攀爬金属结构的最优解问题在理论上是基于一种原理，动力执行机构是机器人结构的一部分，直接连接到并联机器人地末端，并用一种几何技巧克服了用于微小运动时的障碍。此外，机器人要轻便，机械结构简单，具有大的载荷和高速运转能力。这些条件基本都是由并联机器人实现。基于这个原因，用一种改进的的并联机器人作为攀爬机器人完全是有可能的。 基本上，并联机器人用于攀登必须用适当的夹具系统改变两个环中的一个，并取代另一个环，并通过预先设定的位移方向实现几何构型的动作。对并联机器人而言，这个过程简单且自然。
φ700mm-φ1000mm管道机器人结构设计 在工农业生产及日常生活中，管道作为一种重要的物料运输手段，其应用范围极为广泛。管道在使用过程中，由于各种因素的影响，会产生各种各样的管道堵塞与管道故障和损伤。如果不及时的管道进行检测、维修及清理就可能产生事故，造成不必要的损失。然而，管道所处的环境往往是不易直接达到或不允许人们直接进入的，检测及清洗难度很大。因此最有效的方法之一就是利用管道机器人来实现管道内的在线检测、维修和清洗。管道机器人在我国处于发展阶段，具有广阔的市场前景。管道机器人相对于人工操作来说，有无可比拟的优势。管道机器人在计算机控制下，可进行采样、检测等动作。而单片机技术的发展，为管道机器人的方便应用提供了一个良好的基础技术。利用单片机，可以实现管道机器人的控制，是管道机器人设计中较好的选择。 通过对国内外管道机器人研究现状分析，总体看来，国内外已经在管内作业机器人领域取得了大量的成果，主要应用在管道检测、维修及空调通风管道的清洗等方面。但对于金属冶炼厂烟气输送管道中烟灰堆积层的清理这种特殊管内作业的自动化装置研究目前少有报道。因此研制适应于金属冶炼厂烟气管道烟灰清理的管道清灰机器人将具有重大的现实意义。 此次设计的管道机器人主要应用在金属冶炼厂、化工企业等烟气输送管道烟灰堆积层的清理，作为载体，通过安装不同的设备可实现排水管道的监测、清理。 编辑：林冰宁波广强机器人科技有限公司管道检测机器人是由控制器、爬行器、高清摄像头、电缆等组成。在作业的时候主要是由控制器控制爬行器搭载检测设备进入管道进行检测。检测过程中，管道机器人可以实时传输管道内部情况视频图片以供专业维修人员分析管道内部故障问题。 使用管道检测机器人的优势： 1.安全性高。使用广强管道机器人进入管道查明管道内部情况或排除管道隐患，如果是人工作业的话，往往存在较大的安全隐患，而且劳动强度高，不利于工人的健康。广强管道机器人智能作业可有效提高作业的安全性能。 2.节省人工。管道检测机器人小巧轻便，一个人即可完成作业，控制器可装载在车上，节省人工，节省空间。 3.提高效率和品质。广强管道机器人智能作业定位准确，可实时显示出日期时间、爬行器倾角（管道坡度）、气压、爬行距离（放线米数）、激光测量结果、方位角度（选配）等信息，并可通过功能键设置这些信息的显示状态；镜头视角时钟显示（管道缺陷方位定位）。 4.防护等级高，摄像头防护等级IP68，可用于5米水深，爬行器防护等级IP68，可用于10米水深，均有气密保护，材质防水防锈防腐蚀，无需担心质量问题，因为广强只做国内 最好的管道机器人。 5.高精度电缆盘，收放线互不影响，可选配长度。
管道检测机器人 管道作为一种重要的物料运输手段，其应用范围极为广泛。管道在使用过程中，由于各种因素的影响，会产生各种各样的管道堵塞与管道故障和损伤。如果不及时的对管道进行检测、维修及清理就可能产生事故，造成不必要的损失。然而，管道所处的环境往往是不易直接达到或不允许人们直接进入的，检测及清洗难度很大。因此最有效的方法之一就是利用管道检测机器人来实现管道内的在线检测、维修和清洗。 管道检测机器人是由控制器、爬行器、高清摄像头、电缆等组成。在作业的时候主要是由控制器控制爬行器搭载检测设备进入管道进行检测。检测过程中，管道机器人可以实时传输管道内部情况视频图片以供专业维修人员分析管道内部故障问题。 使用管道检测机器人的优势： 1.安全性高。使用大工管道机器人进入管道查明管道内部情况或排除管道隐患，如果是人工作业的话，往往存在较大的安全隐患，而且劳动强度高，不利于工人的健康。大工管道机器人智能作业可有效提高作业的安全性能。 2.节省人工。管道检测机器人小巧轻便，一个人即可完成作业，控制器可装载在车上，节省人工，节省空间。 3.提高效率和品质。大工管道机器人智能作业定位准确，可实时显示出日期时间、爬行器倾角（管道坡度）、气压、爬行距离（放线米数）、激光测量结果、方位角度（选配）等信息，并可通过功能键设置这些信息的显示状态；镜头视角时钟显示（管道缺陷方位定位）。
4.防护等级高，摄像头防护等级IP68，可用于5米水深，爬行器防护等级IP68，可用于10米水深，均有气密保护，材质防水防锈防腐蚀，无需担心质量问题，因为大工只做国内最好的管道机器人。 5.高精度电缆盘，收放线互不影响，可选配长度。 宁波广强管道检测机器人适用于管径100mm-2000mm的各类管道，不仅可以提高作业精度，更可以节省人工，提高生产效率，而且在有些不适宜人工作业的环境下轻松查明管道内因，维护保养管道。 有了管道检测机器人的帮助，管道内的故障和损伤就能够轻而易举的找出来，这样不仅节省人力还能减少施工量，大大增强了工作效率。管道检测机器人将会成为我国管网检测的主要趋势，国家管网普查应用管道机器人也是必然的选择。 管道机器人改变了传统管道检测技术，它让我们的工作更加简单轻松，我司将会继续研发管道机器人致力于做出最好的管道检测机器人。 管道机器人主要是利用闭路电视检测技术检测管道内部情况，也称为就是“CCTV管道机器人”。 CCTV管道机器人在国外发展已经很成熟，在管内作业机器人领域取得了大量的成果，主要应用在管道检测、维修及空调通风管道的清洗等方面。 管道机器人在国内是近几年发展起来的，发展速度迅速。原因是我国管网检测管理还存在很多问题，我国管道检测技术一直都没更新。为此宁波广强机器人专门对国内管网检测做了市场分析与报告，
1、需求分析： 根据本次的总体系统规划需求，充分考虑**地区“智慧城管”整体规划的特点，设备将提供的功能模块涵盖排水管道地理空间位置信息采集、排水管道属性信息采集、排水管道内部检测视频、声纳数据采集。 利用雷达检测排水管道地理空间信息以及排水管道属性信息；利用管道机器人采集管道内部视频；利用全景镜头采集管道2D图像，可进行量化分析管道各种缺陷尺寸；利用管道声纳检测系统，用于检测在管道水量达到一半以上时的管道内部状况检测，检测管道的变形、破碎、淤泥含量，利用软件技术，还原管道三维声纳图，直观展示管道淤积、变形、破碎等特种状况。 2、设备设计方案 2.1设备信息表 2.2设备详细资料方案介绍 2.2.1载车 车辆改装总则：
车身表面为工程黄涂装，并安装有作业警示灯，整车结构及外形不进行大的改动。主要将车厢分为二大部分三个区域，即操作区（设备安装室）、监控区（设备操控室）、驾驶区（驾驶室），其中监控区和驾驶区为一个部份并配置空调，操作区为独立部份，拆除了部份空调风道。如下图所示： 2.2.1.1操作区 1、车厢改装（如上图所示） 车厢通过中间隔板分为二个部份，三个区域。中间隔板的中间开有过道门(用户可选)以便操作人员进入操作区，并开有观察窗及电源控制盒。 中间隔板在顶上隔断二侧空调通风道进入操作区并利用监控区二侧空调通风道中间的空间加设顶隔窗以便工作人员放置办公或私人用品。 为了更好利用空间，将操作区地板将通过钢架结构抬高至车轮挡泥板齐平。并设置三个底隔窗以便放置2米的伸缩梯、长杆等辅助操作工具。 操作区地板采用3mm铁板加铺防绣铝板。
2、工作台、旋转吊臂及电动钢丝绳绞盘（如下图所示） 工具箱安装在操作区的右前侧，主要用来放置一些维修工具备件。 旋转吊臂安装在操作区的左后侧，车底安装加强骨和埋铁，保证其刚底工强度。收藏时旋转吊臂向后门靠近并固定，工作状态时转向后车门，吊臂梁可自由伸缩，吊臂的转动半径内不得有干涉物。 电动钢丝绳绞盘配置左右各一个（用户可选择）。 3、可移动部件的放置或固定（如下图所示）