管道清淤機器人的研制及其位姿糾偏特性研究.pdf

1、城市排水管道網(wǎng)絡(luò)中存在大量的直徑小于1米的支線管道，同時管道內(nèi)作業(yè)環(huán)境極其不利，除了骯臟之外，還有很多沼氣，易燃、易爆、易中毒，不利于開展人工清理作業(yè)。因此利用機器人代替工人清理管道是必然趨勢。但是入井尺寸限制、易燃易爆限制都增加了清淤機器人的研發(fā)難度。
　　本文研制了具有淤泥破碎、淤泥泵送、位姿糾偏等功能的全氣動控制的管道機器人。采用氣壓傳動控制，所有氣缸均由氣控閥控制，消除了爆炸的危險。利用前、后盤上的氣缸以及中部的伸縮缸，按

2、照一定的運動邏輯實現(xiàn)機器人前進、后退的功能。工作人員只需在地面上操控管道清淤機器人的壓縮氣開關(guān)，即可實現(xiàn)機器人的各項功能，主要完成了以下工作:
　　設(shè)計了全氣動邏輯控制行走管道清淤機器人。其主要是由行走機構(gòu)、清淤系統(tǒng)以及位姿自動糾偏系統(tǒng)構(gòu)成。在行走機構(gòu)中，前后兩個安裝盤上各自帶有撐壁機構(gòu)和波動輪，四個伸縮缸缸位于兩安裝板之間。整個機器人的運動是靠前后板的撐壁缸組與兩板間的伸縮缸組相互配合完成的。當(dāng)機器人前進時:后板撐壁缸組伸出、前

3、板撐壁缸組縮回同時兩板間伸縮缸組伸出，當(dāng)伸縮缸組觸碰到上行程開關(guān)，前板撐壁缸組伸出，后板撐壁缸組縮回同時兩板間伸縮缸組縮回，如此往復(fù)完成了整個機身的行進。
　　設(shè)計了機器人的清淤系統(tǒng)。其主要是由三個部分構(gòu)成，分別是淤泥導(dǎo)入機構(gòu)、清淤缸和淤泥導(dǎo)出機構(gòu)。導(dǎo)入機構(gòu)主要負責(zé)破碎淤泥，并將淤泥引導(dǎo)到清淤缸;清淤缸主要負責(zé)壓縮并泵送淤泥;導(dǎo)出機構(gòu)主要負責(zé)讓經(jīng)過清淤泵的淤泥能夠順利地從管道清淤機器人的尾部輸送到地面的淤泥收集車中。值得注意的是當(dāng)

4、管道清淤機器人在行進時，清淤系統(tǒng)也在同時進行工作，將收集的污物通過清淤缸泵送到地面。
　　此外，還研制了管道機器人的位姿自動糾偏系統(tǒng)。其主要是由兩個微型氣動馬達、兩個旋向相反的螺旋葉片、頂桿式調(diào)壓閥等構(gòu)成。當(dāng)機器人機身發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，糾偏支架與一側(cè)的調(diào)壓閥的頂桿接觸，該側(cè)氣動馬達進口氣壓增大，該側(cè)的螺旋葉片輸出扭力增大，淤泥的反作用力增大，使得搖擺桿對調(diào)壓閥的擠壓變大，而調(diào)壓閥與機器人整體固定連接，換言之，淤泥的反作用力使得機器人整體