毕业论文-管道机器人的机构设计与仿真分析

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1、学校代码：11517学号：200806111105毕业设计题目管道机器人的机构设计与仿真分析学生姓名张海红专业班级机械设计制造及其自动化0844学号200806111105系（部机械工程系指导教师王新莉（教授）、孟凯（助教）完成时间2012年5月20日河南工程学院毕业设计（论文）任务书题目管道机器人的机构设计与仿真分析专业机械设计制造及自动化学号200806111105姓名张海红主要内容、基本要求、主要参考资料等：选题背景：在核工业、石油天然气、军事装备等领域中，管道作为一种有效的物料输送手段而得到广泛应用，为了提高管道寿命，防止泄露等事故的发生，管道机器人作为高效准确的故障诊断、

2、检测和维修手段应运而生，广泛地应用于管到的探伤、补口、维修、焊接等诸多领域。主要内容：设计一款管道机器人的机构，对设计的机构进行动力学分析。基本要求：建立三维模型，进行运动学分析，提交图纸，设计说明书等相关资料。主要参考资料：机电一体化系统设计传感器技术机器人技术机构设计单片机技术应用相关科研论文10篇完成期限：指导教师签名：专业负责人签名：年月日目录中文摘要Ⅰ英文摘要Ⅱ1前言11.1课题的背景与意义11.2机器人的发展现状及趋势11.2.1国内外管道微型机器人的发展近况21.2.2商业领域的管道机器人61.3本课题的设计任务91.4论文的主要内容92螺旋轮式管道机器人的总体方案设

3、计112.1机器人管内运动方式对比分析112.1.1轮式112.1.2蠕动式122.2螺旋轮式管道机器人的运动机理142.2.1机构的原理142.2.2机器人设计要点153管道机器人行走机构的分析与设计163.1旋转轮的结构设计163.1.1机构运动受力分析163.1.2运动自由度分析183.1.3电机的选择183.2电机连接轴的设计203.3弹簧的设计与选择213.4支撑轮和电机的固定方案223.5探测头的定位方案224管道机器人在管中运动通过性分析234.1管道环境对机器人的几何约束235监视控制系统255.1探测头的选择255.2检测系统255.3单片机控制系统265.4控制

4、程序275.4.1H桥式驱动电路(H-bridgedpoweramplifier)275.4.2机器人与主控计算机的通讯(Thecom-municationbetweentherobotandmastercomputer)286行程的计算297应用前景29结束语31致谢32参考文献33螺旋轮式管道机器人的机构设计与仿真分析摘要管道是人们日常生产生活中常用的一种运输工具，石油的运输、城市中废水和废气的排放，城镇集体供暖中暖气的输送和空调的通风等等，都需要用到管道。但管道并不能永久的保持有效性，如管道会出现老化、堵塞、破裂和附着细菌等现象，这就需要对管道进行检测、探伤与定位。有时由于管

5、道结构的特殊性，使人们对管道破损进行检测与定位非常困难，最有效的方式就是利用管道机器人进入管道执行任务。所以管道机器人研制的根本意义在于：可以实现管道的无损维护、内窥检测及破损定位等工作，提高管道检测和清理的效率。本文综合分析了国内外油气管道机器人近年来的发展情况,特别对油气输送管道、油气井和油田与石化企业中的各种管道机器人进行了分析,设计了一种螺旋轮式管道机器人，并详细说明了机器人的工作原理、结构特点及发展过程。最后结合我国石油工业发展的具体情况,给出了管道机器人在油气输送管道、油气井及其他管道中的应用前景。关键词：管道/检测/机器人/变径37SpiralRollerPipeli

6、neRobotMechanismDesignAndSimulationAnalysisABSTRACTThepipelineisacommonmeansoftransportinthepeopledailylife,oiltransportation,citywastewaterandexhaustemissionofurban,collectiveheatingheatingtransmissionandairconditioningventilationetc,requiretheuseofpipeline.Butthepipesarenotpermanentlymaintai

7、neffectiveness,suchaspipelinewillappearaging,jam,ruptureandattachmentofbacteriaandotherphenomena,itisnecessarytodetect,detectionandlocationofpipeline.Sometimesbecauseofthespecialstructureofthepipeline,sothatthepipingdetectionandlocation