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（独家原创）气体输送管道轮式式机器人的设计（全套CAD图纸完整版）

机器人的设计中加入了四条对称的圆柱直线导轨，既可以保证机器人的运动精度又可以降低侧向力影响。在本设计应用了上海参智自动化机械有限公司生产的型号导轨。导轨具体尺寸见图纸。使用滑动圆柱导轨有点在于，结构简单，结构刚度大。缺点在于，摩擦阻力大，磨损快，有可能产生爬行现象。因此，必须在使用中保持导轨的润滑。为保证圆柱导轨面的精度，必须要保证导轨面的配合。在本设计中采用了的配合。圆柱导轨支架的设计圆柱导轨圄定在机器人底板上，必须设计相应的导轨支架。在这里，选取型钢材料作为支架。按照标准，选取其中，壁厚的型钢作为支架材料。在型钢表面打上螺纹孔，通过螺钉与导轨联接。.管道机器人功能机构设计机器人的功能主要实现为管道壁的清扫以及厚度检测，各功能由机器人的功能机构实现，功能机构主要分为三大部分定心机构，清扫机构以及探测机构。定心机构的设计机器人功能机构全部都是旋转机构，必须要求能够使功能驱动机构的旋转轴与管道中心重合，为此，在本设计中设计了定心机构。定心机构设计原理为通过与同个齿轮相由合的三个齿条，实现中心轴的定心。由于齿轮圄定在中心轴上，三个齿条与齿轮相由合，当齿条向外伸时，三根齿条必然同步向外伸，保证齿条顶端随动轮与管壁相接触，当齿条伸出时，调整升降机高度，调整动作机构轴心高度。当确定动作机构的中轴位置后，用定心机构底部圄定螺钉紧圄齿条，使齿条圄定。从而保证定心机构的轴心能够总是处在三个随动轮所确定的圆的圆心位置处，由此保证了动作机构的位置精度。确定中心处齿轮的参数为模数定二.齿数定二,齿宽定二分度圆直径定二齿轮内孔直径孔二。由于定心机构中，齿轮的转动为低速运动并且转动次数有限，因此，此处没有设计安装轴承。由此，必须要求齿轮内孔与结合面表面加工质量较高，粗糙度数值较小，且在机器人的日常使用维护中保持润滑状态。清扫机构的设计机器人的清扫机构是为了保证管道内无污物附着，保证管道运输效率。清扫机构的组成由支杆，伸缩架以及毛刷组成。为了保证机构各个清扫臂能够全面清扫管道内壁，所以将清扫机构与定心机构同轴安装。支架由截面为六边形的钢杆制成，其由螺钉圄定在轴套上，另侧与伸缩架安装，支架上有沟槽，伸缩架上的圄定螺钉能够沿沟槽进行伸缩后到调整位置圄定。伸缩架另端装毛刷，借助旋转运动完成管道内壁的清扫工作。测量装置的选择与设计在本机器人设计中要完成的另个预定功能为对管壁的测厚工作。在管道使用过程中，因为使用时间的变长，管道壁会因为腐蚀等其他因素产生破坏，为防止管道壁出现破损，根据管道壁厚的变化及时监测出来，可以防止出现泄露事故，预防经济损失的出现。在本设计中，监测方法选用超声波监测。超声检测器是利用超声波透射技术，也就是通常的超声波脉冲回波测厚技术。在外腐蚀的情况下，管壁内的渡越时间减少，据此可对材料损失进行直接定量测量。超声检测器的优点是伴随着高精度显示出无特定的管壁厚度上限，检测精度几乎与壁厚无关。可直接测量管道壁厚，由于直接线性壁厚测量，可得到可靠的深度尺寸。在这里，选取了科萨电子有限公司生产的型超声波测厚仪。其特点为是智能型超声波测厚仪，采用最新的高性能低功耗微处理器技术，基于超声波测量原理，可以测量金属及其它多种材料的厚度，并可以对材料的声速进行测量。可以对生产设备中各种管道和压力容器进行厚度测量，监测它们在使用过程中受腐蚀后的减薄程度，也可以对各种板材和各种加工零件作精确测量。具体参数，见表表型超声波测厚仪参数序号项口数值测量范围.声速范围•分辨率示值精度.工作电压持续时间续表外形尺寸主机重量注表中为被测物实际厚度超声波探头由于要贴近管壁较近距离，因此，超声波测厚仪的探头安装在定心装置的齿条末端。为防止探头接线缠绕在转轴上，因此需采用无线探头。.管道机器人的定位管道机器人在工作过程中，必须测量出管道缺陷处的准确位置，因此必须进行管道机器人的定位。目前己有几种管道内机器人的定位方法。基于基于视觉传感器检测管道缺陷以及实现精确管内定位的方法己广泛应用于开发油气管道检测设备,但对于本设计中管道机器人,该定位方法要依靠拖缆传送视频信息,其作业范围有限,因而不符合本设计中管道机器人要求。利用焊缝定位机器人位置。由于输送管道通常是由标准钢管焊接而成，焊缝可用于标识管道的粗略位置，因此可以利用超声波传感器探测管道中的焊缝，实现管道机器人在管道内的粗略定位。其方法为从管道的起点到缺陷所在钢管，管道中的每条焊缝代表了根钢管长度的相对距离，利用机器人上超声波传感器对焊缝管道中的焊缝计数，实现机器人在长距离管道中的粗定位。结果分析与讨论本气体输送管道机器人的设计可以实现预先制定的气体管道内的清扫以及管壁厚度的检测工作，基本可以完成预先规划，完成对气体输送管道的保养及破损的预测。可以利用气体的流动能量延长自身的工作时间。能够通过功能部件的升降实现针对不同管径的气体输送管道的清扫检测工作，以实现该机器人的多范围应用。在本设计中，还应注意些问题。该管道机器人应用于可燃气体输送管道中，为防止在出入口处可燃气体与空气混合位置因为电火花而产生爆炸，必须要求机器人的密封性良好，防止事故的发生。