1、毕业设计 1 1 管道机器人的发展 1.1 课题的背景及来源 本课题来源于实际运输煤气作业中所遇到的困难，许多城市煤气回收萘不彻底，造成在主管道内结萘，管内萘堵塞管内面积超过 50%以上，严重影响煤气的运输，以清除管内结萘为目标，着手研制此管内步伐式机器人。 1.2 管内机器人发展综述 机器人是人类新世纪的伟大发明之一，是传统的机构学与近代电子技术相结合的产物，是计算机科学、控制论、机构学、信息科学和传感技术等多学科综合性高科技产物，它是一种仿人操作、高速运行、重复操作和精度较高的自动化设备，机器人技术的出现和发展，不但使传统 的工业生产和科学研究发生根本性的变化，而且将对人类的社会生活产生深
2、远的影响。科学技术是第一生产力，在各国之间综合国力的竞争，很大程度上取决于高技术之间的竞争，作为机电一体化的最高成就 机器人技术作为高技术的一个重要分支，普遍受到了各国的重视，随着计算机技术和现代设计制造水平的不断提高，极大的推进了机器人的发展，现代机器人已经成为了一个庞大的家族。 1.2.1 机器人的定义 机器人技术是一种面向未来的现代化技术，机器人技术与网络技术、基因技术、通信技术、计算机技术等一样，属于高新技术。它设计的学科有材料科学、计算机技术、控制技术、传感器技术、微电子技术、通讯技术、人工智能、数学方法、仿生学等等很多学科，所以机器人的定义也是多种多样的，其原因是它具有一定的模糊性
3、。目前有几个国际公认的定义： 1979 年美国机器人协会将机器人定义为：“可重复编程的多功能操纵器，设计成通过不同的编程动作为执行多种任务移动原料、部件。工具或专门的设备。” 1984 年 12 月国际标准化组织中的工业自动化系统委员会所属工业用机器人分会作出的定义：机器人是一种自动控制下通过变成可完成某些操作或移动作业的机器。 1988 年法国的埃斯皮奥将机器人 学定义为：机器人学是指设计能根据传感管内步伐行走机器人设计 2 器信息实现预先规划好的作业系统，并以此系统的使用方法作为研究对象。 我国科学家对机器人的定义是：“机器人是一种自动化的机器，所不同的是这种机器人具备一些与人或生物相似的
4、智能能力，如感知能力、规划能力、动作能力和协同能力，是一种具有高度灵活性的自动化机器”。 1.2.2 我国管道机器人的发展、 哈尔滨工业大学邓宗全教授自 1987 年以来开展管内机器人行走机构，在国家自然科学基金的资助下，较全面的研究了不同类型的管道机器人行走机构模型，取得了很多的成果。在 1995 年哈工大 与大庆油建公司合作研制成功的 660野外大孔径管线对接焊缝工业 X 射线检测系统，于 1996 年通过黑龙江科委主持的鉴定，在陕京管线上进行了工业应用，获得成功。该机器人采用轮式行走机构，双电机驱动， PWM 直流脉宽调速，由工控机和 MCS-552 单片机共同控制，可自动进行图像识别，在管内移动距离 300m，在技术上解决了收放线的控制问题和长距离强弱信号混传干扰问题。该项目以达到国际先进水平。 图 1.1 哈尔滨工业大学 660 管道机器人 哈 尔滨工业大学于 1998 年研制的水泥砂浆衬里喷涂补口作业机器人样机（如下图）， 该 机器人采用轮履复合式行走方式 ， 解决了穿越管内凹型障碍的技术难题 ， 针对 水 泥砂浆的流变学特性 ， 所设计的螺旋送料装置及离心喷涂装置解决了水泥砂浆 的 补口难题。
