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小口径管内机器人技术的研究进展

1655804 2014-05-05 | pdf | 1325KB | 次下载 | 1积分

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资料介绍

从小口径管内机器人的特殊应用场合出发, 针对无流体管道工作环境, 将小口径管内机器人

按运动方式概括为轮式、蠕动式与振动式三种类型, 以驱动源为分类标准详细介绍了各种小口径管内机

器人的发展过程与研究现状, 并对其优缺点及适用场合予以分类讨论。在此基础上将小口径管内机器

人技术的研究发展分为四个阶段, 依次为移动机构的设计与优化、特殊传感器的设计、能源与信号传输

的无缆化, 以及自主控制的实现, 明确了小口径管内机器人技术发展的研究内容。

　　在石油化工、制冷与核发电等行业中大量使用着形状各异、内径不等的各种管道，长期使用所造成的腐蚀或机械损伤会引起裂缝，容易酿成重大事故。管内机器人技术的发展为该问题的解决提供了一条新的途径。小口径管内机器人主要指适用管道直径小于 80mm ［ 1］、可携带相关仪器设备进入管道内部进行无损检测或维修的移动平台，通过及时获得管道内壁的实时状态参数可减小因管道泄漏所带来的环境污染与经济损失。小口径管内机器人的研究机构在国外主要有东京工业大学、名古屋大学、Denso 公司、 MET TEC 公司、三菱公司、L. M 。 S 实验室、 L. A. B实验室、L. A. I实验室，以及美国加州理工大院等; 国内则主要有上海大学、上海交通大学、哈尔滨工业大学、中国科学技术大学、广州工业大学与国防科学技术大学等。一个完整的具有自主驱动能力的管内机器人系统应由移动机构、管道内部环境识别与检测系统、信号传递和动力传输系统以及控制系统组成［ 2］。其中移动机构是确保管内机器人实现有效运动的核心部分，主要包括驱动机构与支撑机构，前者为机器人的动力输出部分，后者则负责与管壁产生接触，形成力与形的封闭。驱动机构形式主要有电机式、气压式、压电陶瓷（ PZT ）式、超强磁致合金（ GM A ）式、记忆合金（ SM A）式; 支撑机构则主要有轮式、弹性腿式、SM A 式、气囊式和其他挤压结构形式等。上述驱动机构和支撑机构不同类型机构之间相互组合可形成多种形式的管内机器人，但由于小口径管道的尺寸限制，其移动方式主要表现为轮式、蠕动式与振动式三种类型。