基于球形飛行器的管道機器人研究.pdf

1、管道在工業(yè)生產和日常生活中有非常重要的作用，而管道的安全運行則需要各種檢測技術與設備來進行保障和維護。管道機器人就是其中一種重要的檢測設備，因而受到廣泛的重視并得到了迅速的發(fā)展。經過多年的探索與研究，管道機器人已經有了很多實用產品。從結構和行走原理上可以分為輪式、履帶式、蠕動式、多足爬行式等多種結構形式。然而由于管道環(huán)境的多樣性和復雜性，目前還沒有一種管道機器人能夠很好地滿足管道作業(yè)的各種需求，特別對于異形管道，以及管道內存在異物的情形

2、。
　　現(xiàn)有的管道機器人都是借助于機器人與管壁之間的摩擦實現(xiàn)前進運動，而這也是其無法很好地適應管道環(huán)境的根本原因。本論文提出了一種與現(xiàn)有結構完全不同的新型管道機器人結構方案，利用氣體噴射技術使機器人懸浮在管道內，在與管壁不接觸的情況下實現(xiàn)在管道內部的移動。在對幾種可行的方案進行分析與初步實驗驗證之后，確定了球形飛行器結構的管道機器人方案，首次實現(xiàn)了基于球形飛行器的管道機器人。基于球形飛行器結構的管道機器人實驗樣機利用了雙槳直升機的

3、基本結構，外加球形高彈性的塑料保護罩，驅動電機、電池和控制板均位于球形體的底部。這樣的結構外形和整體重心位置很適合機器人在管道內的移動，同時也能夠使機器人在飛行時保持穩(wěn)定，并在落地后自然保持螺旋槳的垂直向上狀態(tài)。
　　球形管道機器人的主控板采用微芯公司新近推出的PIC16F1825作為主控芯片，另外配置了紅外距離檢測、陀螺儀、電機驅動、通信與電源變換電路。采用積分分離PID控制使機器人能夠穩(wěn)定地懸浮在管道內部，懸浮高度可以控制。再