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摘 要

管道是人们日常生活中经常见到的，它是送达气态、液态或固态颗粒等东西的设施，例如管道、管道头、阀门等等。通常情况下，由风机、压缩机、泵、锅炉等所用的液体，可用于管道高压的低压。管道的用途很多，主要应用于供水、排水、供热、供气、长途运输的油气、农业灌溉、水利工程等各种工业装置。由于管道不可能永远保持其可靠性，它会出现老化、裂缝、残缺等情况，所以需要对管道进行探测等。但是由于管道的结构多样化等条件的限制，对其内部进行探测很困难，所以就需要管道探测机器人，它可以高性能地提高管道检验的安全性、可靠性和有效性，设计污水管道探测机器人就很有必要。

本文就目前国内外管道探测机器人的发展，综合分析后设计一种四轮管道探测机器人，蕴含了它的机械系统、控制系统及应用前景。

关键词：管道探测 机械系统 控制系统

Sewage pipeline detection robot design and control system

ABSTRACT

Pipe is often seen in People's Daily life, it is delivered to gaseous, liquid or solid particles such as facilities, such as pipes, pipe head, valves and so on.Normally, used by the fan, compressor, pump, boiler and other liquid, can be used for high pressure of low pressure pipe.Pipeline USES many, is mainly used in water supply, drainage, heat supply, gas supply, long-distance transportation of oil and gas, agricultural irrigation and water conservancy projects such as all kinds of industrial equipment.Because the pipeline cannot always maintain its reliability, it will be aging, cracks, incomplete, etc., so it is necessary to detect pipeline, etc.But due to constraints such as pipeline structure diversification, it is difficult for its internal probe, so you need to pipe detecting robot, it can improve the safety of the pipeline inspection, high performance reliability and validity, it is necessary to design sewage pipeline detection robot.

In this paper, the development of pipe detecting robot at home and abroad, after the comprehensive analysis to design a round pipe detecting robot, its mechanical system, control system and application prospect.

Key Words: Pipeline detection ;Mechanical systems ;Control system

目 录

摘 要 I

ABSTRACT II

目录 III

第一章 绪论 1

1.1 课题研究的背景与意义 1

1.2.国内外研究现状分析 3

1.2.1国内发展现状 3

1.2.2国外发展现状 3

1.3论文的主要内容 5

第二章 污水管道探测机器人机械系统设计 6

2.1机器人系统方案的对比分析 6

2.2轮式管道探测机器人的运动机理 6

2.3车轮 7

2.4车轴 8

2.5螺母 8

2.6车身 8

2.7总装配 9

第三章 污水管道探测机器人控制系统硬件设计 10

3.1直流电机的选择 10

3.2直流电机驱动器选择及驱动电路的设计 11

3.2.1直流电机驱动器 11

3.2.2驱动电路设计 13

3.3微处理器选择 14

3.4电源的设计与实现 18

3.5光电编码器 18

3.6摄像头循迹模块 19

第四章 污水管道探测机器人控制系统软件设计 21

4.1软件系统框架设计 21

4.2 DSP处理器初始化软件设计 22

第五章 污水管道探测机器人的控制特征 25

5.1手眼协调控制 25

5.2自认知控制 26

第六章 应用前景 29

总结 30

致谢 31

参考文献 32

第一章 绪论

1.1 课题研究的背景与意义

排水管道是每个地方重要的组成部分，随着管道内污水及各种其它物质对管道的腐蚀等，对管道会造成不同程度的伤害。因为人为检测会有很多不足之处，可能导致很多问题，所以研发并设计出一种管道探测机器人就显得意义重大，应用前景也很好。

发达的国家之中，污水管道探测机器人已经取得了很好的成就，如下图1-1所示，但是这些设备价格高，而且还要经常维护保养，所以综合下来成本高，效率低，在污水管道中作业时，受环境和突发情况影响大。

图1-1 污水管道检测机器人Crawler FW225

污水管道探测机器人集合了很多种装置于一身，包括传感器，可操控的装置，如摄像头，清理，机械手臂，等等。污水管道探测机器人工作的时候，人员可以远程操控，让它完成管道里的许多工作，这是一种自动的、可控制工作的设备。

在管道里面工作好处很多，比如它的工作效率比较高，便捷的制造，传输简单，因此它在很多方面都被用到，如生活中，工业制造，农田等等。就现在而言，中国把管道在燃料中的运用已经很熟练，建成了几十万千米的运输长度，同时，每年建成的管道的长度的速度很高，能够达到接近2千米/每年。如下图所示就是中国建造的管道的例子。图1-2是城市运送水的管道，图1-3是电站运送蒸汽的管道^[1]。

图1-2 城市运送水的管道

图1-3 电站运送蒸汽的管道

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