2011年--（节选）外文翻译——管道清洁机器人的优化设计（译文）

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1、中文 4240 字 本文译自： Chang Doo Jung, Won Jee Chung,Jin Su Ahn,Myung Sik Kim， Gi Soo Shin,and Soon Jea Kwon， “ Optimal Mechanism Design of In-pipe Cleaning Robot,” Proceedings of the 2011 IEEE International Conference on Mechatronics and Automation.August 7 - 10, Beijing, China. 毕业设计 （论文） 译 文 题目 管道清洁机器人的优

2、化设计 学生姓名 学号 专业 机械设计制造及其自动化 班级 指导教师 评阅教师 管道清洁机器人的优化设计 Chang Doo Jung, Won Jee Chung,Jin Su Ahn, Myung Sik Kim， Gi Soo Shin,and Soon Jea Kwon 摘要 ：近日，因为垃圾自动收集设施（即 GACF）广泛被安装在韩国首尔大都市区，对于管道清洁机器人研究的兴趣不断增加。从目前的相关研究看来，对管道机器人的研究一直侧重于检查，而非清洗。在本文中，为了除去 GACF 中被卡在管（ 300mm 和 400 毫米直径）内表面的杂质，我们将通过使用 TRIZ（发明问题的解决理论

3、）的思想提出六杆滑动机构管内清 洗机器人应用于垃圾自动收 集设施（ GACF）中。该机器人通过启动气动压力方式（非弹簧）调节滑动机构以贴合管的内面。该管道清洗机器人可以在 GACF 中向前 /向后运动并通过刷子地旋转进行清洗。机器人整个主体原则上必须小于管的最小直径 300mm。此外，对于直径为400mm 的管，机器人通过使用 6 杆滑动机构进行调节延伸到管壁并配合上述管的直径。基于使用 TRIZ 的概念设计，通过和韩国的机器人谷公司的现场工程师合作，我们将建立机器人的初始设计模型。为了进一步对管道清洁机器人进行优化设计，当滑动机构的滚轮被拉伸以适应到直径 400mm 的管道时，我们将通 过使

4、用RecurDyn（由韩国 FunctionBay 公司开发出的新一代多体系统动力学仿真软件 ）模拟机器人和管的内面之间碰撞的最大冲击力。施加在六杆滑动机构上最大冲击力的应力将基于试验设计使用 ANSYS工作台（美国 ANSYS 公司研制的大型通用有限元分析（ FEA）软件进行模拟。在本文的最后，为了达到最优的安全系数和最轻量化的机构设计，各个零件的最佳尺寸将被确定。我们将与机器人谷公司专家们的一起完成最终的初步设计，在理论上使其具备最优的安全系数和轻便性。此外，随着研究的深入管道清洁机器人的原型机也将出现。 关键词 :管道清洁机器人， 6 连杆滑动机制， TRIZ（发明问题的解决理论），优化

5、设计， RecurDyn，试验设计（ DOE）， ANSYS工作台 .引言 近日，因为垃圾自动收集设施（即 GACF）广泛被安装在韩国首尔大都市区，对于管道清洁机器人的可行性兴趣正在增加。尽管韩国的 GACF 在初始阶段，到目前为止根据调查 1（居民满意度据报道），相比于手动的方式，它对环境问题（包括公寓的美 化 ）的解决还是获得了很高的满意度。然而， GACF 仍然存在不少问题，如昂贵的设备安装费，高额运行费用，较低的食物垃圾回收 率等，这意味着我们需要运用科学技术进一步改善和提高 GACF 的稳定运行能力。 现阶段韩国普通的垃圾回收方法如下：当我们把垃圾装在塑料袋，将它们放在一个确定的地点

6、，然后一辆垃圾回收车去周围的区域回收垃圾。通常情况下，垃圾暴露在道路上，而且垃圾袋经常会被狗，猫或老鼠等损坏。导致的结果就是破坏城市的美观，尤其是在夏天。此外，该垃圾袋可导致恶臭的苍蝇或有害的昆虫在其中不断滋生。因此可以断定这种垃圾处理方式是不卫生的。 与目前韩国的垃圾处置和回收体系这种不方便不卫生的方式比较， GACF 只有一个垃圾槽被安 装在固定的间隔位置上。通过 GACF，用户可以向构造在地下的管道扔垃圾袋。垃圾是在槽的底部暂时存储后通过管道联接被回收到一个存储区域。因而 GACF 因为不需要任何人力捡垃圾，并且垃圾也不会暴露在外面。 GACF才真正称得上是环境友好型系统。 相比现有拾取方式所采用的人力和车辆运输， GACF 具