前驱式可变径管道机器人设计.docx
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前驱式可变径管道机器人设计
第一章绪论
1.1引言
随着现代工业、农业的不断发展,管道在工业社会的各个领域应用广泛。
管道是石油、天然气以及生活用水等物资的重要运输途径,管道在使用过程中,由于管道本身的设计缺陷和长时间受到振动、高压、腐蚀等环境的影响,管道会出现不同程度的磨损和损坏,结果导致管道内物质的泄漏,造成经济损失和环境污染,严重的会危及人身安全。
为了延长管道的使用寿命,提高管道在使用期间的安全系数,防止管道内部物质泄漏事故的发生,对管道进行定期的检测与维修是必须的。
然而,管道所安装的环境很复杂,有的在地下,有的悬空,加上管道结构的复杂性,人工对其进行定期的检测和维修是很艰难的。
这是管道机器人替代人工进行相关工作就极其重要。
管道机器人的主要工作是对管道进行维护、检修和管道的清洗,由于管道结构的多样性,管道机器人也衍生出了多种结构样式。
随着管道机器人的不断发展,管道机器人也遇到了诸如在复杂管道内通过性较差、运行不平稳和驱动效率低的情况,除此之外,管道机器人在管道内部运行时的受力一般是不均衡的,管道机器人需要随着管道内部环境变化随时调节自身的姿态。
姿态调节困难、避障能力弱也是管道机器人所遇到的问题。
1.2管道机器人的国内外研究现状
管道机器人技术自上个世纪40年代起至今,经过近半个多世纪的发展,管道机器人已经广泛应用在各种场景中的管道维护工作。
管道机器人的设计涉及到电子技术、计算机技术、自动化技术等多种技术融合发展,上个世纪70年代以来随着上述相关技术的迅猛发展,国外的管道机器人技术也在上个世纪90年代得到了长足进步。
法国管道机器人技术起步较早,世界上第一个关于管道机器人的管内行走机构模型IPPdV是由法国人J.VERTUT于1978年提出的。
日本管道机器人技术较先进,日本学者T.Morimitsu于1987研制出了一种振动式管内移动机器人,东京工业大学的ShigeoHirose和HidetakaOhno自1993年起先后研制成功了适用于φ50mm管道的机器人Thes-I和Thes-II,以及适用于φ150mm的管道机器人Thes-III。
美国的机器人技术发达且领先于世界,世界上第一台工业机器人就诞生在美国,美国卡梅隆大学的HagenSchempf博士在NASA的资助下开发了EX-PLORER管道机器人系统,该系统具有工作距离长、采用无缆方式的特点。
国内的管道机器人技术起于20世纪60年代,发展速度较国外慢。
近些年以来,随着社会经济的发展管道铺设长度的急剧增加,管道机器人的需求也逐年增长,国内以哈尔滨工业大学为首的高校以及研究机构研发了适用于各种管道环境的管道机器人。
我国第一台管道机器人由中科院兰州分院于2004年研制成功,这是一个里程碑式的成果。
管道机器人的种类繁多且具有多种分类方式,可按能源供给方式分类或按管道机器人的行走机构分类,按能源供给方式可以分为有缆和无缆两种,有缆供能式管道机器人在遇到复杂的管道形状或管壁的摩擦较大时机器人的行走作业将会变得困难,而无缆供能式管道机器人由于采用蓄电池供能续航能力受限。
除了按能源供给方式分类外,还可以根据机器人的行走机构分类,将管道机器人分为:
压差式管道机器人、轮式管道机器人、履带式管道机器人、蠕动式管道机器人、螺旋驱动式管道机器人以及足式管道机器人,每种机器人都有其自身的特点,可以根据使用场景的不同选择合适的管道机器人。
下面根据管道机器人的行走机构分类,对不同类型的管道机器人进行介绍总结。
1.2.1压差式管道机器人
管道机器人是一种在管道内部工作的装置,管道内部流体的力学特性对管道机器人的运动状态有着重要的影响。
压差式管道机器人的动力来源于管道内部流体的压力能和动能,无需额外的能源供给。
压差式管道机器人的结构简单并且在管道内部的工作距离较远,但由于其供能方式的独特性,只能依靠管道内部流体运动方向而运动,运动方向单一。
美国Weatherford公司研发了一种能够适应多种管径的压差式管道机器人,该型机器人最大速度达4m/s,最大工作距离720km,待机时间达200h,如图1.1(a)所示;英国HAPP公司的StoltzeB等人研发了一种用于管道清洗的压差式管道机器人,该机器人利用刹车元件与管壁之间的摩擦来进行制动;挪威FTL密封技术公司联合挪威石油公司和管道清理技术公司研发一种压差式管道机器人,该型管道机器人的特点是对于管径的适应性好,并且在管道内部流体的驱动下可以实现管道内部的双向运作,管道机器人的结构如图1.1(b)所示。
图1.1(a)多通道管径检测机器人
图1.1(b)多管径双向运行机器人
国内的管道机器人研制起步较晚,但近几年随着国内管道铺设长度的急剧增长管道维护需求缺口日趋扩大,国内的管道维护机器人的研制取得了一系列的成果。
北华大学张玉峰教授研发的一种流体压差驱动的管道机器人,该型机器人利用皮碗装置驱动,运用盘式节流调速机构,调速机构位于皮碗装置中部如图1.1(c)所示,该型机器人采用压差自动控制的节流孔来控制机器人的速度,故其速度变化平稳、波动较小。
图1.1(c)驱动及节流调速机构简图
1.2.2轮式管道机器人
轮式管道机器人具有结构简单、在管道中的姿态调节便捷快速、对于管径的适应性相对良好且能够获得较高运行速度的优点,这使得轮式管道机器人是目前实际工程中应用最为广泛的一型管道机器人。
轮式管道机器人的主要组成部分是支撑结构部分和管径适应部分,轮式管道机器人的支撑结构和合页结构相似,支撑结构中的支撑轮腿部分可以完成在机器人主轴支架周围一定角度的旋转,实现多种管径的适应,如图1.2(a)所示。
轮式管道机器人的管径适应结构部分的设计是为了应对管道的复杂结构,例如:
各种角度的直管道、T型弯管、各种角度的弯管以及斜管和垂直管道。
哈尔滨工业大学的邓宗全教授等人研发了一种六轮驱动的管道机器人,该型机器人有六个驱动电机,该轮式管道机器人的驱动力充沛,管道通过性和适应性良好,不足之处在于六轮驱动的结构导致机器人的机构规模较大,如图1.2(b)所示。
图1.2(a)支撑轮结构
图1.2(b)六独立驱动管内检测牵引机器人
国外的轮式管道机器人的研制相比国内起步较早。
日本的NassiraeiAAF等人开发了一种管道机器人(KANTARO)能够在直径在200毫米到300毫米范围的管道内工作,并且该型管道机器人对管径的适应性强,在T型和L型弯管上有较强的通过能力,如图1.2(c)所示。
轮式管道机器人的关键技术难点在于机器人的供能问题,在实际工作中,面对长达上百公里的管道维护,如何提高管道机器人的续航能力的问题显得尤为突出。
图1.2(c)轮式管道机器人KANTARO
1.2.3履带式管道机器人
履带式管道机器人相比其他结构形式管道机器人有着明显的特点,在针对特殊的管道环境时有着优势。
由于履带式管道机器人的履带行走方式,该结构的管道机器人用于管道上的支撑面积相比其他类型管道机器人较大,从而单位面积的压力就得到了均分减弱,带来的优势就是履带式管道机器人在管道内部的通过性能优异、越障能力强,在同等的管道内部环境下,履带式管道机器人的越障能力是最强的。
履带式管道机器人在管道内部的转向依靠不同侧履带的不同转速来实现,这是履带式管道机器人的结构优势。
除以上优点外,履带式管道机器人的不足之处在于:
为了履带式管道机器人在转向时能获得足够的转向力,需要驱动机构输出足够大的牵引力,这样易导致机器人发生侧滑的情况。
加拿大INUKTUN公司研制了一种履带支撑结构采用刚性材料,并且可以根据所在管道管径的不同对机器人两侧的履带的夹角进行调整的双履带式管道机器人,如图1.3(a)所示。
但是该型机器人的两侧履带夹角必须在进入管道前根据管径调整完好,所以该型管道机器人并不能及时适应管道内部管径的变化。
东华大学毛立民等人提出一种对于复杂管道管径具有高适应性的自主变位式履带管道机器人;上海交通大学吕恬生教授等人则进一步研制出了该型履带机器人的工程样机,并对其管道内工作时的不同运动状态、移动控制方式进行了详细研究。
图1.3(a)INUKTUN公司双履带式管道机器人
1.2.4蠕动式管道机器人
蠕动式管道机器人最早出现于1988年,发明人Ikuta受到蚯蚓爬行原理的启发而研制出该型管道机器人。
近年来,随着电子技术、自动化技术的发展,蠕动式管道机器人技术得到不断的升级革新。
蠕动式管道机器人的优点在于结构简单、驱动电机少,该型管道机器人的控制相对简单。
缺点也相对明显,在管道内部的移动速度较慢,导致其会有运行不平稳的缺陷。
德国BemhardKlaassen、HermannStreich等人研制了一种可以进行机器人躯干弯曲动作和抬起部分单元体动作的多关节式蠕动管道机器人,如图1.4(a)所示。
该型机器人具有六个组成单元体,每三个电机驱动一个单元体键的节点,高达21个自由度使其可在管道内部灵活地调节姿态。
美国WoongsunJeon等人研发了一种采用上平台、下平台以及伸缩机构三种机构组成的管道机器人,如图1.4(b)所示。
该型蠕动式管道机器人可以实现自适应管径变化,对复杂管道环境适应性好。
图1.4(a)多关节式蠕动管道机器人图1.4(b)蠕动式管道机器人
国内上海交通大学研制成功一种蠕动式管道机器人,该管道机器人采用12个基础蠕动元件,如图1.4(c)所示。
该型机器人的特点是,管道机器人的外形采用正方形,具有12个自由度,配备有12个驱动源,每个驱动源都由形状记忆合金(SMA)和偏置弹簧组成。
图1.4(c)基于SMA的蠕动式管道机器人
1.2.5螺旋驱动式管道机器人
螺旋驱动式管道机器人是一种最近几年逐渐兴起的管道机器人,该型管道机器人的结构简单,原因在于螺旋驱动式管道机器人只需要一个驱动电机,驱动结构的简化带来了相应控制结构的优化,从而使得工作稳定。
螺旋驱动式管道机器人分为被动驱动式和主动驱动式两种,螺旋被动驱动式管道机器人的驱动轮不会旋转提供动力,而是利用轮架旋转带动驱动轮在摩擦力的辅助下被动旋转的;相比螺旋被动驱动式的低效率和牵引力不足的缺点,主动驱动式利用行星齿轮系将传动直接作用到驱动轮上,明显提高了管道机器人的传动效率,其齿轮系统如图1.5(a)所示。
图1.5(a)齿轮传动系统
传统的螺旋驱动式管道机器人一般由驱动电机、旋转体结构、驱动轮、支撑轮和支撑体这五个部分组成的,如图1.5(b)所示。
螺旋驱动式管道机器人的工作原理在于:
驱动轮均匀的分布在驱动体周围,驱动轮与管壁成一定的角度,驱动电机驱动旋转体旋转带动驱动轮在管壁上摩擦行走。
图1.5(b)螺旋运动式轮式管道机器人
螺旋式管道机器人目前面临的问题是无法采用有拖电缆的形式,所以机器人在工作中的供能问题亟待解决。
除此之外,对于螺旋式管道机器人在管道中的定位问题和检测信号的处理也是面临的难题。
1.2.6足式管道机器人
足式管道机器人由于其结构相对于上面几种管道机器人的结构较为复杂,并且控制方式相对复杂,所以在实际中的应用较少。
综上所述,随着经济的发展伴随着的管道铺设长度的增加,管道的结构、内部环境日益复杂,应运而生的是管道机器人的结构和用途日益丰富多样化,多种新式的管道机器人被不断设计研发以满足日益复杂的管道工作需求。
近几年国内的管道机器人技术不断发展,与国外管道机器人技术的差距在不断缩小,但在管道机器人灵活性和适应更多复杂管道环境上仍有差距。
1.3管道机器人的关键技术
管道机器人技术是个多学科交叉的领域,涉及多个领域技术,包括有机械工程技术、电子技术、材料学、控制理论、信号处理技术以及运动学理论等,研制管道机器人涉及到的关键技术有:
(1)管道机器人的机动能力
管道机器人的工作环境是复杂的管道内部,随着管道用途的增多和管道铺设长度扩张,管道的几何形状也随着多样化,完成复杂的管道铺设形状就需要大量的管道接头,就会存在各式各样的管道接头例如H型、T型、十字型等等,管道机器人在管内工作时具有顺利平稳通过这些管道接头的能力就极其重要。
所以,管道机器人需要有及时调整姿态的能力,以达到足够的机动能力,同时管道机器人各个机构在组成整体时也应注意机构之间的协调性能,驱动电机的大小和数量应该与管道机器人的整体尺寸相协调,不能影响到管径的适应性能。
(2)管径大小的自动适应
在实际中,管道的管径不是恒定的,管道机器人在管道内部运作时应当适应管径的不确定性变化以防卡死在管道内部,自动适应管径是管道机器人的一项重要技术。
要具备管径自适应性能,管道机器人的支撑机构具备一定的柔性,在对支撑结构进行相关设计的同时也应该注意管道机器人整体尺寸的控制。
(3)管道机器人具有充足的牵引力
依据管道机器人的供能方式,管道机器人可分为有缆供能式和无缆供能式。
对于有缆供能式管道机器人,由于机器人在管道内部运行时会带着供能的线缆一起运动,线缆会给机器人带来一定的阻力,这就需要机器人的驱动电机提供足够大的牵引力来保证机器人的工作性能。
对于采用自带电源的无缆供能式管道机器人,往往会携带大容量的电池以增加机器人的工作距离,这样便会增加机器人的自身重量,结果就是需要机器人的驱动电机提供充足的牵引力。
除了上述机器人结构因素外,管道内部复杂的环境,也需要管道机器人具有足够的牵引力以克服管道内部的各种障碍。
1.4课题研究的主要内容
本文从管道机器人的研究现状出发,首先对不同种类的管道机器人进行了简单的介绍其国内外的发展现状,总结出管道机器人在研制过程中的关键技术。
本设计旨在设计一种前驱式管道机器人,本设计的管道机器人采用上述中的螺旋驱动式结构,该机器人具有被动驱动结构,本设计着重对该型机器人的驱动主体以及支撑结构进行了设计。
本设计说明书分为四章,各章节内容如下:
第一章,绪论。
本章节介绍了管道机器人的发展历程和近年来管道机器人的国内外研究现状,并对不同类型的管道机器人加以介绍说明,最后总结了管道机器人研制过程中的相关技术和难点。
第二章,前驱式可变径管道机器人的结构设计方案。
本章节依据设计要求里给出的管道机器人的功能要求,制定了管道机器人的整体尺寸设计方案、驱动机构设计方案、导向支撑机构设计方案以及转向机构设计方案。
第三章,前驱式可变径管道机器人的结构设计。
本章节是对管道机器人的各个机构进行具体的设计,首先对管道机器人的整体结构进行设计,依据动力要求进行相应驱动电机的选型,再对管道机器人的驱动机构、导向机构进行详细设计。
最后,讨论管道机器人在直管和弯管中的运动原理以及姿态调节问题。
第四章,总结与展望。
对毕设期间的工作进行总结,并对管道机器人的进一步研究做探讨。
第二章前驱式可变径管道机器人的结构设计方案
管道机器人的工作环境为复杂的管道内部,以应对复杂的管道内部环境管道机器人需要具有较高的机械性能,诸如足够强的机动能力以应对多样的管道节点,具备有管径自适应功能以适应管径的波动,充足的牵引力等等。
较好的机械结构是管道机器人具备如此多相关性能的基础。
2.1管道机器人的设计要求
本设计目的在于设计用于管道清洗的一款机器人装置,电机在驱动主体和导向主体之间,本设计管道机器人包括驱动主体,导向主体和万向节等装置。
本设计的管道机器人的具体性能参数如下:
(1)适应管道内径范围D为:
Ф85mm~Ф90mm;
(2)行进方式:
螺旋式;
(3)螺旋角度可调;
(4)能通过T型管道;
(5)通过曲率半径R≥2D的弯管时,运动无干涉;
2.2管道机器人的结构设计方案
2.2.1管道机器人整体尺寸设计参数
管道机器人的机械结构是机器人在管道内部运行时具有良好的通过能力、灵活导向能力以及足够的管径适应能力的基础,故管道机器人的结构设计直接影响到机器人的工作性能和品质。
管道机器人的结构设计方案包括有管道机器人的驱动机构方案设计、导向机构方案设计以及万向节的方案设计。
在给出管道机器人的相关机构的设计方案和考虑各个机构之间相互协调前,管道机器人在管道内工作时还应考虑到的相关约束条件:
(1)整体几何尺寸约束条件
管道存在一些结构节点使管道机器人在工作时会遇到通过性困难,其中弯管结构是管道机器人在工作时遇到的常见结构障碍。
确保机器人在通过弯管时保持稳定的运行状态,管道机器人整体几何尺寸与管道半径之间就需要满足一定的几何关系。
设管道机器人的几何尺寸长、宽、高分别为L、b、h,需要通过的弯管曲率半径R,管道直径为D,弯管的弯曲程度用弯曲角θ,这里采用直角弯管的情况,θ等于90度。
当管道机器人在管道内部工作时考虑机器人在通过弯管时的极限情况,即管道机器人卡死在弯管处的情况,如图2.1(a)和图2.1(b)所示。
(a)(b)
图2.1机器人处于弯管中的极限位置
(a)管道机器人的外观整体形状是长条状时,如图2.1(a)所示,此时的管道机器人的两个端面均位于与弯管相连的直管道内,相应的管道机器人的尺寸应满足:
(b)管道机器人的外观整体形状是短粗状时,如图2.1(b)所示,此时的管道机器人的两个端面应该均位于弯管之内,相应的管道机器人的尺寸应该满足:
在实际的工作,管道机器人通过弯管的状态类似于图2.1(b)所示,只有管道机器人的整体尺寸满足各自通过条件的情况下,机器人在管道内才可以实现平稳通过。
(2)管内运动约束条件
管道机器人在管道内部工作时除了要注意自身整体尺寸与管道内径和弯管尺寸之间的关系外,还需要注意管道机器人的各个驱动轮与管壁接触点的速度差值产生的动力内耗,这是导致管道机器人在管道内发生卡死的原因之一。
总之,管道机器人若要具备平稳地在管道内部运行工作的能力,许同时满足几何尺寸约束和运动约束这两个条件,其中几何约束条件是不可缺的。
2.2.2驱动机构设计方案
管道机器人的驱动牵引力主要由管道机器人的驱动机构提供,由于管道机器人在相对复杂的管道内部工作,具备有足够强劲的牵引力是机器人过弯、避障的重要前提条件。
除此之外,管道机器人在管道内部运作时还需要克服驱动轮与管壁之间的摩擦以及自身的重力。
一个合理的驱动方式有利与机器人整体重量、体积的优化,故驱动方式的选择很重要。
当下有以下六种主要的驱动方式:
(1)电磁驱动。
电磁驱动的核心是驱动电机,驱动电机的主要分类有:
步进电机、有刷直流电机和无刷直流电机。
管道机器人驱动中驱动电机的选择需要结合管道机器人的结构、动力要求、尺寸要求以及供能方式综合考虑,这三种驱动电机存在着差异要结合实际情况选择。
步进电机的控制方式是直接控制,这种控制方式相比其他控制方式精确度较高,开环控制是步进电机的特点之一,步阶位置是步进电机的主要控制变量和命令;有刷直流电机的控制方式是间接控制,有刷直流电机采用反馈系统来确定电机的位置是其特点,电机位置或速度是有刷直流电机的命令变量,电流或电压是电机的控制变量,使用有刷直流电机的优势在于能够产生比较大的扭矩;无刷式直流电机的最大特点在于电机内部不设置电刷这一结构,采用电子传感器取代电刷,无刷式结构的优点在于避免了电刷产生的噪音,电机的寿命得以延长并且无刷直流电机的转速更高。
(2)记忆合金。
这里采用形状记忆合金,记忆合金是特殊合金材料的一种,形状记忆合金由两种以上金属材料合成,记忆合金的记忆效应来源于金属热弹性和马氏体相变及其逆变。
形状记忆合金是目前已知记忆材料中记忆性能最突出的,目前为止,已发现具有记忆效应的合金有50多种,形状记忆合金在医疗和航天领域有着广泛的运用。
形状记忆合金的记忆效应是在利用记忆合金具有恢复原先形状的能力,记忆合金在发生形变后可通过对记忆合金加热到相应的温度使其恢复到原来的形状。
形状记忆合金具有一些自身的特性:
受温度影响的形状变化率大,是普通金属的近十倍;记忆合金发生形变时没有方向的限制,可以随着温度变化向着任意方向发生形变,甚至可以绕成线圈状,以线圈状形变运动;形状记忆合金在某一特定的温度值下具有形变突变性,在同一温度值处会有温度的迟滞性。
(3)空气动力驱动。
空气动力驱动采用压缩空气推动气动活塞来获得驱动力,优点在于使用气动驱动方式无需额外的电源供能,缺点在于该驱动方式精度较低,不利于控制,常用于工作环境比较恶劣的情况。
(4)压电驱动。
压电驱动方式的核心是压电材料,压电材料一般是指压电陶瓷材料。
主要利用压电陶瓷的特性:
一是当压电陶瓷表面受力时会产生与外力成比例的电荷;二是当压电陶瓷受到外部电场时,压电陶瓷会相应的产生应变从而提供位移。
上述便是压电陶瓷的压电效应。
除了压电效应外,压电陶瓷还具有能量转换效率高、电转力矩响应快、产生驱动力能力高、产生驱动力便于量化控制和力矩转化稳定的特点。
在作为驱动方式中,压力元件作为压力驱动源有两种方式,一是利用压电元件能够在外电场作用下输出较大位移的特点,将位移作为驱动源;二是利用压电元件动态响应快的特性,在压电元件外部施加高频电场产生相应的高频振动,以振动作为驱动源。
(5)超声波驱动。
超声波驱动是一种将超声波频率范围的机械振动作为驱动源的驱动方式,典型的驱动源是超声波电机。
超声波驱动相比传统驱动方式具有低速大扭矩输出、响应快、体积小、功率密度高、受电磁干扰小和控制精度高的特点。
但由于其功率较小且寿命短,常用于微型精密仪器、相机镜头变焦马达等领域。
在驱动方式选择之前,需要确认管道机器人的供能方式,目前根据供能方式分类存在有缆式供能和无缆式供能两种。
对于有缆式供能,管道机器人在管道内部需要带着缆线工作,当管道结构比较复杂时,缆线会对管道机器人造成一定程度摩擦阻力,加剧驱动系统的负担导致管道机器人运行的不平稳。
本设计采用无缆式管道机器人,驱动方式采用电磁驱动,电机采用直流电动机,该型电机的特点是:
响应快速、输出牵引力大、体积小以及成本相对较低,电机的供电源是高能碱性电池。
管道机器人的驱动方式中的驱动方式、驱动电机的合理选择,驱动机械结构中驱动轮和驱动主体尺寸的合理设计,都影响到管道机器人的整体尺寸、重量以及工作性能。
本设计综合考虑管道机器人在管道内部工作时的功能需求、管道内部环境以及管径要求,选择了螺旋驱动轮式管道机器人,驱动机构如图2.2(a)所示,驱动轮相对转子布置如图2.2(b)所示。
驱动轮
图2.2(a)管道机器人驱动机构设计方案
图2.2(b)驱动轮相对转子布置
2.2.3导向支撑机构设计方案
管道机器人的导向支撑机构的作用在于:
一是支撑机器人行走机构,二是保持机器人在行走过程中具有较好的导向性。
导向机构由导向主体零件组成,导向机构中的导向轮与管道内壁保持紧密接触,装有导向轮的导向主体在受到驱动机构的牵引时能够使机器人的运动方向与管道的轴线保持一致。
支撑机构的作用在于支撑行走机构,在本设计中,管道机器人的支撑机构与导向机构集成于一体,导向轮兼顾有支撑管道机器人的作用。
管道机器人有多种支撑机构可供选择,包括有弹簧式、蜗杆蜗轮式、丝杆螺母副式以及升降台式这四种支撑机构。
下面介绍这四种支撑机构的原理和特点。
(1)弹簧式支撑机构,如图2.3(a)所示,弹簧式支撑结构是相对简单的支撑形式也是使用场景最多的支撑结构,可以配合其他几种支撑结构一起使用。
弹簧式支撑结构是一种被动式支撑,该支撑方式是随着管道的内径的变化而变化驱动轮与机器人主体之间距离,不具备有主动调节驱动轮与管壁之间压力的能力。
弹簧式支撑结构的优势也很明显,该支撑方式的结构相对简单,组成零部件少,有利于控制管道机器人自身的重量,由于弹簧式被动适应管径的能力,有一定的管径适应能力,劣势在于弹簧结构的封闭力控制不够理想,且不能适应管径大小的较大波动。
图2.3(a)弹簧式支撑机构
(2)蜗杆蜗轮式支撑机构,如图2.3(b)所示,蜗杆蜗轮支撑机构属于主动调节支撑轮与管道内壁压力的一种支撑方式。
该型支撑机构具有一个调节电机,该电机作为主动调节支撑轮与管道内壁压力的动力来源,当管道机
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