一种新型履带式管道检测机器人结构设计及管内通过性研究
闫宏伟
王国锐
卫红梅
马耀辉
任浩杰
赵鹏洋
中北大学 机械工程学院,太原 030051
摘要：[目的]针对现有管道机器人在弯管、倾斜管道及台阶式障碍处通过性不佳的问题,设计一款新型变形履带式管道检测机器人,探究其管内通过机制,验证机器人结构设计的合理性,提升其对复杂管道环境的适配能力.[方法]首先,设计以中心变径机构为核心、配置3个周向均匀分布可变形履带足模块的机器人整体结构,实现DN180～DN220管径的自适应适配;其次,建立机器人弯管通过的几何约束与速度模型,提出差速控制策略以优化机器人管内运行稳定性;然后,搭建机器人虚拟样机,开展弯管及复杂管道运动仿真,验证机器人管内通过性能的提升效果;最后,研制机器人实物样机并搭建试验平台,开展垂直管道、障碍管道及弯管环境的通过性试验,完成仿真与试验的交叉验证.[结果]该机器人可平稳通过90°垂直管道,最大越障高度达15 mm;所提差速过弯策略可使机器人在0°～90°全位姿角下稳定通过弯管,相较于等速过弯模式平均过弯速度提升15%～28%,且过弯全程无卡顿、无扭曲;在复杂管道环境中机器人履带足与管壁的接触力无归零现象,管内通过性能显著提升,完全满足设计指标要求.研究可为履带式管道机器人的结构优化与运动控制提供参考.
关键词：管道环境机器人变形式履带差速控制越障管内通过性
分类号：TH112(机械学（机械设计基础理论）)
资助基金：中央引导地方科技发展资金项目(YDZJSX2024C011)山西省专利转化专项计划项目(20250022)
论文发表日期：2026-05-31
在线出版日期：2026-09-12（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：9( 134-142 )
英文信息