《管道机器人毕业设计(论文)简介》由会员分享，可在线阅读，更多相关《管道机器人毕业设计(论文)简介（5页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、 毕业设计（论文）简介 700mm-1000mm 管道机器人结构设计摘 要在工农业生产及日常生活中，管道 应用范围极为广泛。在管道的使用过程中，会产生管道堵塞与管道故障和损伤，需要定期维护 、检修等。但管道所处的环境往往是人们不易达到或者不允许人们直接进入，所以开发管道机器人就 显得尤为重要。以金属冶炼厂管道清洁机器人为研究目标，根据其工作 环 境和技术要求设计了一种可适应700mm-1000mm 管道的管道清 洁机器人。该管道机器人采用三履带式的可伸缩行走装置，操作装置为 2 个自由的的操作臂，末端操作器上安装有吸尘头，吸尘头吸起的灰尘通过吸尘软管收集在装灰箱体内。当灰尘装满后，机器人行走到
2、倒灰口，打开卸料门，将灰尘倒掉。本次 设计主要对管道清洁机器人进行结构设计，利用三 维参数化特征建模软件 Pro/Engineer 建立了管道清洁机器人的三维模型，生成了机器人主要零部件的工程图。 对管道机器人中的主要机构 进行动态仿真，验证了所设计机构的正确性。最后对主要零部件 进行了设计校核计算，并简单叙述了该机器人控制方案。关键词： 管道清洁机器人；结构设计；三维建模AbstractPipeline is very often applied on industry and agriculture production and daily life. Because pipeline i
3、s possibly jammed and distressed, it needs to be maintained and repaired and so on. However it is difficult to reach or do not allow directly accessing in pipeline, so exploiture of pipeline robot is particularly important.Regarding in-pipe clearing dust robot in exhaust gas pipeline of metal smelte
4、ry as the research object, based on working environment and technology requires of the robot, a kind of pipeline robot which is capable of adapting 700mm-1000mm pipe is designed. The robot has three-pedrail and extend-retract locomotion equipment, its operation device is 2-DOF arm, ender operation i
5、s a nose-dust-collector, dust is collected in box loading dust through tube. When the box is loaded up, the robot runs to dump opening and discharge opening is opened, and dust is unloaded. In the design, pipeline robot structure is detailedly designed. Pipeline cleaning robot model is built in thre
6、e-dimensional modeling software Pro/Engineer, robot drawing is built. Robot mechanism is simulated, and it verifies project of robot to be correct. In the end mostly parts are checked and analysed, and robot control project is simply illuminated.Keywords： Pipe Cleaning Robot ；Structural Design；Three
7、-dimensional Modeling1、本课题研究背景及意义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 毕业设计（论文）简介 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
8、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
9、监测、清理。二、研究的展开思路和框架本课题的研究先从总体方案设计，到行走机构设计，再到执行机构（操作臂）的设计，最后是控制系统的设计，对行走机构、执行机构主要零部件进行了详细的设计和计算。3、主要设计与计算过程首先在对国内外的管道机器人的发展状况进行了解的基础上，对它们的结构和特点进行分析比较，然后结合具体设计要求和其工作环境，确定最终的方案。整个机器人包括五个部分：（一）行走装置 （为整个行走提供动力） ； 毕业设计（论文）简介 （二）撑开杆组 （适应管径的变化） ；（三）操作臂装置（包括吸尘器的操作部分和倾倒垃圾部分） ；（四）信号采集装置（为控制提供信号和图像） ；（五）控制装置（控制管
10、道清洁机器人行走和动作） 。分别对以上各个部分进行设计。主要对行走装置、撑开杆组和操作臂进行结构设计。设计的管道机器人总体方案如图 1 所示。1-行走机构 2-撑开杆组 3-信号采集装置 4-操作臂图 1 总体方案图1、行走装置的设计 （1）行走装置总体方案设计管道机器人工作环境为管道内，管径的变化范围为700mm-1000mm，管道中有水平、小于30倾斜，3倍管道直径弯曲三种形式。由于管径的变化，所以要考虑适应变管径的撑开机构；通过对多种管道机器人的行走机构研究分析比较，考虑管道为金属冶炼厂烟气管道，烟气中含有大量的金属物料，经自然沉淀堆积，距熔炼炉出口500米左右的管道每周可形成厚约100
11、mm的烟灰堆积层，所以采用履带式行走装置。（2）履带组设计履带组是整个管道机器人的动力装置。本部分主要对其进行结构设计，其结构见图2。同时对齿轮、轴、履带轮进行设计和计算。1轴 01 2电机 3小锥齿轮 4驱动带轮 5轴 02 毕业设计（论文）简介 6直齿轮 01 7直齿轮 02 8轴 03 9大锥齿轮 10从动带轮图 2 履带组结构（3）撑开杆组设计撑开杆组是为了适应管径的变化，同时也起支撑作用。采用丝杠螺母运动副，包括撑开杆和放大杆组两个部分，其机构简图见图3。本部分为对撑开杆、放大杆组的杆长进行了设计。1基座 2放大杆组 3撑开杆 4丝杠 5丝杠螺母 6行走机构图 3 撑开杆组机构简图2
12、、执行装置的设计操作臂是管道机器人的执行装置。其包括吸尘器操作臂和卸料门的拉开杆的设计。其中前者采用具有两自由度的平面机械臂（其结构见图4） ；后者采用曲柄连杆机构，当机构处于“死点”位置时，卸料门被关上，当给曲柄一转矩时，卸料门被打开（其机构简图见图5） 。本部分对各个杆件的长度进行设计和计算。图 4 吸尘器操作臂 图 5 卸料门的拉开杆机构简图 3、 控制系统的设计控制系统是管道机器人的重要组成部分，它控制机器人按一定的顺序运动和动作。这部分包括很多传感器和控制芯片。本部分对其工作流程进行设计，画出机器人控制流程图（见图6） 。 图 6 控制流程图主要参考文献1 梁志民, 强建国, 马晓,
13、 张瑾 .机械设计基础教程 M. 兰州.兰州大学出版社.20052 濮良贵，纪明刚 .机械设计（第七版）M.北京.高等教育出版社.2005.11 毕业设计（论文）简介 3 梁志民，李朝辉 .机械原理 M.兰州.甘肃人民出版社.2004.124 吴宗泽，罗圣国 .机械设计课程设计手册 M.北京.高等教育出版社.2005.115 蔡自兴 .机器人学 M.北京.清华大学出版社.2000.096 F科依菲特，M奇罗兹 .机器人技术导论 M.国防科技大学出版社.1991.057 吴振彪，王正家 .工业机器人 M.武汉.华中科技大学出版社.2005.088 邓忠全，毕德学 .管道机器人 N.哈尔滨.哈尔滨工业大学.1996.089 吴洪冲 . 三轮腿式管道机器人结构设计及运动学分析 D.内蒙.内蒙古工业大学.2007.0410 王殿君, 李润平, 黄光明 .管道机器人的研究进展 J. 机床与液压.2008.0411 Bekey G A .Biologically inspired control of autonomous robot .Robotics and Autonomous Systems,1998 12 Asada H, Slotine J J E.Robot Analysis and Control. NEW York: John Wiley and Sons Inc.1986
