20世紀(jì)70年代，石油、化工、天然氣和核工業(yè)的發(fā)展以及對(duì)管道維護(hù)的需求刺激了管道中機(jī)器人的研究。人們普遍認(rèn)為，法國(guó)j.vr'ertut是研究在線機(jī)器人理論和原型的第一人。1978年，他提出了iprivo，一種輪式步行機(jī)構(gòu)模型。20世紀(jì)80年代，日本的閩南福田、細(xì)繩英石、岡田拓吉、崔正興、金格福田等充分利用法國(guó)、美國(guó)等國(guó)的研究成果和現(xiàn)代技術(shù)，研制出各種結(jié)構(gòu)的管道機(jī)器人、管道內(nèi)窺鏡。

我國(guó)管道內(nèi)窺鏡技術(shù)的研究已有20多年的歷史。哈爾濱工業(yè)大學(xué)、沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所、中國(guó)科學(xué)院、上海交通大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、北京石油化工學(xué)院、天津大學(xué)、太原理工大學(xué)、大慶石油管理局、勝利油田、中原油田等都在這一領(lǐng)域進(jìn)行了研究。

對(duì)于管道爬行機(jī)器人的研究，過(guò)去對(duì)多輪支撐結(jié)構(gòu)的研究很多，因此傳統(tǒng)的輪式移動(dòng)機(jī)器人直接用于圓形管道的檢測(cè)和維護(hù)。當(dāng)空間多輪管道機(jī)器人的車輪與墻壁接觸時(shí)，接觸點(diǎn)與車輪中心之間的連接線的方向?yàn)閳A柱半徑的方向，車輪的方向與圓柱母線平行。這是管道表面上單輪上部位置的特例。當(dāng)輪式移動(dòng)機(jī)器人在管道中運(yùn)行時(shí)，由于管道尺寸、彎頭、“t”形接頭等原因，輪式移動(dòng)機(jī)器人在管道中的每個(gè)輪子的位置和姿態(tài)都是不可預(yù)測(cè)的。輪子的軸方向不能垂直于管道的半徑。因此，有必要分析管道表面在純滾動(dòng)和無(wú)側(cè)滑條件下的單輪運(yùn)動(dòng)特性。對(duì)于輪式機(jī)器人在上海實(shí)際應(yīng)用中遇到的彎曲，以及不規(guī)則的直線運(yùn)動(dòng)，由于缺乏內(nèi)耗驅(qū)動(dòng)力、壁的變形以及機(jī)器人本身的誤差，機(jī)器人在管道中偏離了正確的姿態(tài)，甚至發(fā)生翻車和堵塞。國(guó)內(nèi)外研究人員主要從結(jié)構(gòu)方面解決這一問(wèn)題，采用差分和柔性連接，但這會(huì)使結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜，增加成本。

目前，對(duì)單輪和輪式管道機(jī)器人 的運(yùn)動(dòng)學(xué)特性和控制理論分析較少，因此有必要建立一套輪式管道爬行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)理論。

一個(gè)小水箱形狀的管道爬行機(jī)器人爬進(jìn)排水管，并攜帶一個(gè)高清攝像機(jī)鏡頭。像醫(yī)生一樣，它實(shí)時(shí)監(jiān)控、記錄、視頻播放和圖像捕捉管道中的情況，并檢查舊管道是否存在變形、斷裂、泄漏、錯(cuò)位等結(jié)構(gòu)缺陷，以及堵塞和堵塞。一旦發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，測(cè)試人員可以操作計(jì)算機(jī)拍攝缺陷的360度膠片并進(jìn)行標(biāo)記，從而為以后維護(hù)“對(duì)癥下藥”提供依據(jù)。

過(guò)去，下水道檢查主要依靠手電筒和竹竿。檢查員需要進(jìn)入狹窄和污染的管道，冒著人身傷害的風(fēng)險(xiǎn)工作，檢查員無(wú)法到達(dá)的地方成為檢查盲區(qū)?，F(xiàn)在，隨著“機(jī)器人”的任命，即管道內(nèi)窺鏡，這些社會(huì)問(wèn)題可以很容易地解決?！斑@種機(jī)器人可以正確定位缺陷，讓我們完成定點(diǎn)維修，不僅保證了操作人員的安全，還大大減少了挖掘管道的人力、物力和財(cái)力，提高了作業(yè)效率，減少了對(duì)道路交通的影響?！?/span>

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