机械5

目录 1绪论1 2设计方案初步分析2 2.1无线控制与有线控制的选择2 2.1.1有线控制及拖拽2 2.1.2非拖曳2 2.2驱动方式选择2 2.2.1轮式爬行2 2.2.2履带爬行3 2.3姿态调整的选择3 2.3.1加传感器的关节进行调整3 2.3.2利用吊篮方式进行调整4 2.3.3采用新式吊篮进行调整4 2.4自适应分析4 2.4.1伸缩臂长和加弹簧方式5 2.4.2伸缩臂长和“杀型摇杆5 2.5方案的基本确定5 3方案一的设计与分析5 3.1机身的设计6 3.2机腿的设计6 3.2.1伸缩单元7 3.2.2变长单元8 3.2.3关节单元8 3.3驱动轮的设计8 3.4方案一的分析9 4方案二的设计与分析9 4.1机身的设计9 4.2机身内部传动结构设计9 4.3进给螺杆与螺母的设计10 4.4吊篮的设计10 4.5机腿的设计11 4.6方案二的分析11 5方案三的设计与分析12 5.1机身的设计12 5.2机身内部传动机构的设计13 5.2.1进给丝杠和螺母的设计13 5.2.2选择联轴器17 5.2.3选择键17 5.3吊环的设计18 5.4轴承的设计18 5.5机腿的设计19 5.6驱动轮的设计19 5.7管道爬行的实现20 5.8管道内路口转弯的实现20 5.9总体装配体设计21 6管道爬行机器人的功能分析21 7管道爬行机器人的动作分析22 8电气控制基本元器件的选取22 8.1电机的参数计算与选取22 8.1.2驱动轮电机的参数计算22 8.1.3主电机参数计算23 8.1.4机器人动力源的选取24 8.2电源的选取24 8.3电机调速元件的选取25 8.3.1串联电阻调速方法的实现25 8.3.2新型调节脉宽PWM型调速的实现26 8.3.3电机调速方法的确定及元件的确定27 9电路设计28 9.1轮足电机动作的正转与反转的电路设计28 9.2前后伞足的张开闭合电路设计28 9.3电机部分总电路设计29 9.4电机顺序动作的电路设计30 9.4.1人为控制30 9.4.2逻辑控制30 9.4.3单片机/PLC进行自动控制31 9.5照明系统的电路设计32 9.6管道内机器人定位系统（PDPS）的设计33 9.6.1爬行器管道内定位方案的提出与分析33 9.6.2机器人定位系统部件的选择与设计35 10结论36 11结束语37 致谢38 参考文献38 2设计方案初步分析 2.1无线控制与有线控制的选择 2.1.1有线控制及拖拽 该方式采用机器人尾部装夹电缆、信号线、安全绳、其他电路等等，这样会造成机器人的牵引力增大，对爬行器的负载力和足轮的摩擦力提出了更高的要求，尤其是随着机器人的深入，牵引绳会成为机器人的累赘和枷锁。牵引绳的长短禁锢着机器人的爬行深度。其优缺点如下： 缺点：附着力会不断增大，爬行器负载变化大，不利于长距离爬行。 优点：爬行器本身初始载重小（本身不需携带能源等），信息反馈及时清晰，利于后期观察，也利于实现在线监控。观察结束时，可人工使用安全绳退出。 2.1.2非拖曳 该方式不需跟随电缆线，本身有拍摄存储功能，并且本身携带电源等，其优缺点如下： 缺点：爬行器本身载重加大，需设计爬行器退出管道方式等。 优点：爬行器载重恒定，便于爬行器爬行。其在管道内行进方便，尤其在弯道时，拖曳式的过大的牵引力会使爬行器驱动轮打滑，不易通过。 根据要求，非拖曳虽有自己强大优点，但爬行器在管道内出现问题而不能移动时，需要花费很大力气将爬行器取出。 可以选择有线拖拽式。