基于球形飛行器的管道機(jī)器人研究.pdf

1、管道在工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中有非常重要的作用，而管道的安全運(yùn)行則需要各種檢測(cè)技術(shù)與設(shè)備來(lái)進(jìn)行保障和維護(hù)。管道機(jī)器人就是其中一種重要的檢測(cè)設(shè)備，因而受到廣泛的重視并得到了迅速的發(fā)展。經(jīng)過(guò)多年的探索與研究，管道機(jī)器人已經(jīng)有了很多實(shí)用產(chǎn)品。從結(jié)構(gòu)和行走原理上可以分為輪式、履帶式、蠕動(dòng)式、多足爬行式等多種結(jié)構(gòu)形式。然而由于管道環(huán)境的多樣性和復(fù)雜性，目前還沒(méi)有一種管道機(jī)器人能夠很好地滿足管道作業(yè)的各種需求，特別對(duì)于異形管道，以及管道內(nèi)存在異物的情形

2、。
　　現(xiàn)有的管道機(jī)器人都是借助于機(jī)器人與管壁之間的摩擦實(shí)現(xiàn)前進(jìn)運(yùn)動(dòng)，而這也是其無(wú)法很好地適應(yīng)管道環(huán)境的根本原因。本論文提出了一種與現(xiàn)有結(jié)構(gòu)完全不同的新型管道機(jī)器人結(jié)構(gòu)方案，利用氣體噴射技術(shù)使機(jī)器人懸浮在管道內(nèi)，在與管壁不接觸的情況下實(shí)現(xiàn)在管道內(nèi)部的移動(dòng)。在對(duì)幾種可行的方案進(jìn)行分析與初步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證之后，確定了球形飛行器結(jié)構(gòu)的管道機(jī)器人方案，首次實(shí)現(xiàn)了基于球形飛行器的管道機(jī)器人。基于球形飛行器結(jié)構(gòu)的管道機(jī)器人實(shí)驗(yàn)樣機(jī)利用了雙槳直升機(jī)的

3、基本結(jié)構(gòu)，外加球形高彈性的塑料保護(hù)罩，驅(qū)動(dòng)電機(jī)、電池和控制板均位于球形體的底部。這樣的結(jié)構(gòu)外形和整體重心位置很適合機(jī)器人在管道內(nèi)的移動(dòng)，同時(shí)也能夠使機(jī)器人在飛行時(shí)保持穩(wěn)定，并在落地后自然保持螺旋槳的垂直向上狀態(tài)。
　　球形管道機(jī)器人的主控板采用微芯公司新近推出的PIC16F1825作為主控芯片，另外配置了紅外距離檢測(cè)、陀螺儀、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、通信與電源變換電路。采用積分分離PID控制使機(jī)器人能夠穩(wěn)定地懸浮在管道內(nèi)部，懸浮高度可以控制。再