差压式管道机器人运动控制方法研究

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1、第3期机械设计与制造2016年3月MachineryDesign＆Manufacture153差压式管道机器人运动控制方法研究闰胜利(中山职业技术学院电子信息工程学院，广东中山528404)摘要：为了提高管道内检测的精度与效率，研究了差压式管道机器人运动控制方法。针对当前差压式管道机器人机构设计中采用两端外套密封圈式清管器，由此导致速度难以控制的问题，按照驱动力与可控性指标设计了机器人的结构。在此基础上给出了差压式管道内检机器人动力学模型。对差压式管道机器人的运动控制进行了深入分析，给出了机器人与管壁取不同间隙条件下，机器人稳定运行速度与流体的流

2、速之间的特性关系。根据分析结果设计了机器人的控制方案，给出了控制流程图，最后通过实验证明了所提方法的效果。关键词：管道检测：机器人；动力学模型；运动控制中图分类号：TH16；TP391．9文献标识码：A文章编号：1001—3997(2016)03—0153-04ResearchonMotionControlMethodforPipeRobotYANSheng-li(SchoolofInformationEngineering，ZhongshanVocationalandTechnicalCollege，GuangdongZhongshan5284

3、04，China)Abstract：Inordertoimprovetheprecisionandtheeficiencyofpipelineinternaldetection，itstudiesthemotioncontrolmethodofdiferentialinpiperoboLAccordingtothedrivingforceandthecontrollabilityindexdesignofthestructuretherobot，basedonthedynamicmodelofdifferentialpressurepipelin

4、einspectionrobot，motioncontrolofdiferentialpiperobotisanalyzed．Accordingtotheresultsoftheanalysisofthecontrolschemefo，robotdesi~，thecontrolflowchartisgiven，andtheexperimentresultsdemor~tratethattheproposedmethodefect．KeyWords：PipelineInspection；Robot；DynamicsModel；MotionContr

5、ol道的检测问题。1引言在已有的管道检测机器人研究领域中，关注较多的是机器目前，我国管道里程9．3万公里，覆盖全国的油气管网初步人本身的机械设计、外形优化、驱动原理与实现以及信号获取与形成。然而，随着时间的推移，管道受自然和人为因素的影响，可处理等方向，对机器人在管道流场下的运动规律与运动控制研究能发生管径变化、腐蚀穿孔和机械裂纹等问题[I-2]，导致输送效率较少。降低、堵塞泄露，甚至引起火灾爆炸等恶性事故的发生日。近年来国内外管道检测技术发展迅猛，逐步形成了管道内、2差压式管道内检测机器人运动控制模型外检测技术两个分支。管道外检测主要通过挖坑达

6、到检测外防腐2．1机器人结构设计层的完整性、阴极保护有效性、电流腐蚀等缺陷的目的阀。涂层破现行的差压式管道内检测器一般以清管器为主体，搭载各损检测技术有很多种，但不管哪种都要在管道上施加电信号，所种传感器对管道实施检测。清管器往往在两端外套密封圈(皮有技术都不能判定涂层是否剥离目。管内检测机器人是在管内极碗)，将管内流场截断，造成机器人上游憋压，以获得足够的压力限环境中顺利运动并进行作业的机电一体化装置，可以携带检测差来驱动机器人在管内顺利运行嗍。仪器，完成管道缺陷检测。这样的结构虽然可以获得较大驱动力，但是机器人的速度差压式管道内检测机器人依靠

7、流体压能和动能产生的推难以控制，而且定心效果不好还会形成机器人偏心运动，一旦出力，随着管内流体的流动而运动，不需要额外能源供应，是一种比现偏心运动，管壁与机器人之间就会形成不对等的间隙，引起机较理想的检测装置【句。与其他类型机器人相比，依靠流体推动的差器人运动速度的周期性波动，从而加大了管内压力的波动和管道压式管道内检测机器人，在结构特点、能源供应、作业效果、制造振动，对检测以及管道造成很大的干扰。及维护成本等方面都有很大的优势，很大程度上可以解决油气管针对这种情况，将研究机器人直径小于管径的机器人，保证来稿日期：2015-08—01基金项目：2

8、013年度广东省高等学校质量工程高职类立项建设项目一大学生创新创业训练计划项目(185号)作者简介：同胜利，(1964-)，男，内蒙古自