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1、 大 学 生 创 新 性 实 验 项目结题报告书 项目名称： 基于连续油管无损检测技术的管道机器人设计 项目级别： 省级 负 责 人： 陈力 所在学院： 物理与信息科学学院 专业年级： 2009 级通信工程 指导教师: 王玲 /江沸菠 职称 教授/助教 起止年月： 2011 年 9 月至 2012 年 10 月填写日期： 2012 年 10 月 19 日 湖南师范大学教务处制1填 表 说 明 一、 填写结题报告书前，请先征求指导教师意见。报告书的各项内容要求实事求是，逐条认真填写。表达明确、严谨，一律要求用打印稿件。 二 、报告书用 A4 纸张打印，于左侧装订成册。一式三份，由指导教师和所在学
2、院审查并签署意见后，统一报送教务处实验室管理科。 三 、要求在本报告书后，必须附带经指导教师审阅、签字的详细研究资料与结果（论文、实验报告等）材料。 四、如表格不够，可以另加附页。 2项 目 名 称 基于连续油管无损检测技术的管道机器人设计 所 属 一 级 学 科 通信技术 资助经费（元） 20000 实际支出经费（元）姓 名 陈力 学 号 2009130432 电 话 13507475746负责人责 人人人人人 年级专业 2009 级通信工程 E-mail 姓 名 王玲 职务/职称 教授指导教师 电 话 13755051401 E-mail 姓 名 陈力 学号 2009130432姓 名 王
3、潋 学号 2009130419姓 名 王倩 学号 2009130465实际参加人员 姓 名 学号 计划完成时间 2012 年 10 月 研究期限 实际完成时间 2012 年 10 月 1.提前完成 2 .按期完成 3.延期完成 计划完成情况 未按期完成的原因： 实验设计 1 套 发表论文 篇 实验报告 1 个 制作课件 本 调查报告 个 会议交流 5 次 申请专利 项 小组讨论 10 次研究成果形式 其它 成果应用情况 （1）设计了管道机器人的路径搜索算法，实现机器人在管道内的自动行走、寻路和探堵，并通过步进电机转动的圈数来估计检测的位置，因此能够比较准确检测到机器人堵塞的位置。（2）设计了管
4、道机器人的硬件结构，包括 CPU、传感器、步进电机等。（3）在基本的功能实现的情况下，还实现了管道机器人的无线数据传输和实时显示管道机器人的位置，具备很好的人机交互能力。3研究工作总结简介 请按照下列提纲编写，要求简明扼要，以学术总结为主，总字数在 1500 字以内。1.主要研究内容与方法、研究结果。 2.该研究的意义、学术价值和应用前景；学术反映。 3.同预期计划和目标比较，说明存在问题与建议。 4.收获和体会。1、主要研究内容与方法、研究成果本项目在上述研究背景的基础上拟设计一种基于嵌入式系统的管道机器人，该机器人采用智能算法在管道作业的过程中行走、寻路和避障,无需人工干预。在进行管道探堵
5、时，管道机器人按预定的线路在管道中行走，采用多个红外传感器来检测前方的障碍（固体赃物阻塞） ，当检测到管道阻塞时，管道机器人将检测位置记录在设备的存储器中，并沿原路返回。系统的创新点在于：（1） 寻路智能化：管道机器人的设计以智能小车为基础，按照实际管道测试的要求搭载多个红外传感器，使用 ARM cortex-M3 作为小车的主控芯片，并编制相应的路径搜索算法来实现管道机器人在管道内部自动的行走、寻路和避障，整个过程无需人工干预，具备较高的智能化水平。（2） 有效检测管道阻塞：在进行管道探堵时，管道机器人按照寻路时检测的有效路径在管道中行走，同时通过前方的红外传感器来检测管道内的障碍，当检测到
6、管道阻塞时, 管道机器人可将检测位置记录在设备的存储器中并沿原路返回，工作人员只需调出存储器中的数据即可知道阻塞的具体位置，从而有针对性的开展解堵作业。（3） 操作灵活，扩展性好：管道机器人的设计采用标准架构的 ARM 芯片，便于程序的设计与升级。系统设计好后，可通过管道检测的实际情况来不断调整红外检测的参数，从而减少误测现象的发生，同时通过优化寻路算法来提高系统的检测速度。4（4）实现了无线方式采集管道中的信息，实时更新机器人当前的工作状态，更加有效方便的进行探堵作业。研究成果：已完成的项目内的所有内容，能够检测到管道的堵塞信息，并且实现了无线收发数据，实时监控机器人的作业。2、该研究的意义
7、、学术价值和应用前景；学术反映在连续油管的无损检测技术中，管道机器人的研究有着广泛的应用前景和社会需求。管道机器人技术是集无损检测技术、机器人技术、计算机技术、数据分析和处理等多种技术于一体的高新技术。它是驱动器、传动装置、传感器、控制器、电源、计算机等装置和技术的集成。管道机器人可沿管道内壁自动行走、寻路和避障，并通过携带的传感器自动完成管道内探堵（油质赃物堵塞、颗粒赃物堵塞和铅油岩屑堵塞等）作业。3、同预计计划和目标比较，说明存在的问题和建议（1）NRF24L01 的通信距离有限制，经测试，隔一堵墙其数据传输距离只有 10 米左右，因此要在比较深的管道中作业，可以考虑外接天线。（2）在进行
8、探堵的作业过程中，需要携带 PC 机才能明了显示当前位置信息。如果接收端采用带嵌入式操作系统的嵌入式处理器，比如主流的 S3C2440 等，这样就可以方便携带。4、收获和体会实验中，我们学习了 ARM Coterx M3 内核的 LM3S615 芯片的构架和具体的编程，以及使用 Visual Basic 作为编程语言编写上位机端的程序。学习了许多的专业方面的知识，自己的专业技能得到了很大的提高。5指导教师评语（主要对该项目总体执行进展情况、研究结果的学术水平与创新情况、结果的应用前景与效益；主持人及所有参加学生在研究过程中的工作态度、学识水平、实际应用能力表现等进行全面评定）： 指导教师签字： 2012 年 月 日 6所在学院工作组审查意见： 工作组长签字： （公章） 2012 年 月 日 专家组意见： 评审专家组组长签字： 2012 年 月 日 学校领导小组审核意见： 单位（教务处代）公章 2012 年 月 日
