机械5

本课题是在对管道爬行器的结构和运动研究分析的基础上。本次设计在Solidworks的基础上构建管道爬行器的若干套三维造型，然后依据要求进行选择。最终方案采用列车连接结构,伸缩结构和“杀型结构，以适应管道内部的弯道和大范围内径变化管道。通过电气控制，使各电机顺序动作以完成通过十字型和丁字型等较复杂的管道,通过新型吊环的调节始终保持摄像装置与水平面的平行。对管道爬行器的控制要求，采用常规的电气控制分析方法设计电气部分的控制电路，最终方案采用人工控制电机的顺序动作进行管道内的转弯，里程计反馈信息与管道工程图相结合的方法来进行爬行器的定位。为研究管道爬行器打下了一定的基矗 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3 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5 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6 3方案一的设计与分析6 3.1机身的设计7 3.2机腿的设计7 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9 3.4方案一的分析9 4方案二的设计与分析10 4.1机身的设计10 4.2机身内部传动结构设计10 4.3进给螺杆与螺母的设计11 4.4吊篮的设计12 4.5机腿的设计12 4.6方案二的分析13 5方案三的设计与分析13 5.1机身的设计14 5.2机身内部传动机构的设计14 5.2.1进给丝杠和螺母的设计14 5.2.2选择联轴器19 5.2.3选择键19 5.3吊环的设计19 5.4轴承的设计20 5.5机腿的设计20 5.6驱动轮的设计21 5.7管道爬行的实现21 5.8管道内路口转弯的实现22 5.9总体装配体设计23 6管道爬行机器人的功能分析23 7管道爬行机器人的动作分析24 8电气控制基本元器件的选取24 8.1电机的参数计算与选取24 8.1.2驱动轮电机的参数计算24 8.1.3主电机参数计算25 8.1.4机器人动力源的选取26 8.2电源的选取27 8.3电机调速元件的选取27 8.3.1串联电阻调速方法的实现27 8.3.2新型调节脉宽PWM型调速的实现28 8.3.3电机调速方法的确定及元件的确定30 9电路设计31 9.1轮足电机动作的正转与反转的电路设计31 9.2前后伞足的张开闭合电路设计31 9.3电机部分总电路设计32 9.4电机顺序动作的电路设计33 9.4.1人为控制33 9.4.2逻辑控制33 9.4.3单片机/PLC进行自动控制34 9.5照明系统的电路设计36 9.6管道内机器人定位系统（PDPS）的设计36 9.6.1爬行器管道内定位方案的提出与分析36 9.6.2机器人定位系统部件的选择与设计38 10结论40 结束语41 致谢42 参考文献43 附录一：中文翻译44 附录二：外文资料48