文献翻译管道爬行器和其他特殊情况Word文档下载推荐.docx

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事实上，管爬行机器人必须频繁前往工作地是因为它们完全自主，它可以是到目前为止，这是几乎不可能，拖动的绳索或通过无线电联络向机器人时，它是内部的管。

其他管道爬行器拖动绳索，可以放置在大负载履带，迫使它设计来将很难，尤其是在走一个垂直的管道。

所有这些不寻常问题的地方，对履带的机械部件和运动系统有很高的要求。

在这些类型的机器人末端效应通常是检查工具测量壁厚或相机目视检查表面状况。

有时候，机械工具，被用来刮去表面的铁锈或其他的腐蚀，在管壁插塞孔，或者，在油井的情况下，在管壁吹孔。

这些效应并不复杂机械，本章将重点放在需要不寻常的移动系统环境和不同寻常的方法来推进包括外部管行走和移动。

在下面的图中所示的管道爬行器机理给了一个在各种管内移动的概述。

一个和另一个之间的选择必须根据管道，输送物料的特定属性，如果机器人要在工作原位或干管。

除了那些在这本书中所示，有对设计的移动机器人和许多其他的技术和布局的管道或容器。

水平爬行器

在水平管管道运动是和在水平地面上驾驶非常相似。

履带必须有一定程度引导能力，因为它必须判断出管道角落情况，而且还因为它必须呆在管底部也可能撞到了墙壁和翻倒。

在四轮市场有许多水平管道爬行防滑履带驱动原理，也很常见。

轮式管履带车轮形状特殊，以符合圆形管壁的形状，跟踪爬虫的胎面倾斜也是同样的道理。

这些车辆的悬架和运动系统经常出现也很简单。

图8-1和8-2展示了两个例子。

垂直爬虫

机器人车辆在垂直管移动的设计必须要有办法把对管壁产生足够的摩擦。

有两种方法能做到这一点，跨越管道有反向管壁的推力，或将磁铁装在轮胎或履带胎面。

一些湿滑的金属管道需要结合极大反向墙的力和特殊的胎面材料或形状。

一些管道太软而不能承受太多轮胎或履带的力量，必须使用一个系统，使管道能大面积负载。

垂直管系爬虫还有一个问题要考虑。

在垂直管直线上升乍一看似乎很简单，但作为履带穿过管它经常由于畸形履带轻微错位于管道的表面而螺旋上升。

这种螺旋缠绕的缆绳，最终扭曲而被破坏。

解决这个问题的方法是将系绳通过旋转接头的底盘，但这带来了一定程度自由度，且该设计复杂，昂贵。

多节履带是一个更好的办法，是让少量的一部分导向的运动。

关于垂直管道爬行器的牵引技术

至少从四个放面处理设计处理与牵引问题。

*钉，螺柱，或齿牙

*磁铁

*研磨剂或防滑涂层

*像氯丁橡胶的高摩擦材料

每种类型都有自己的优点和缺点，都应仔细研究部署一个机器人，机器人在管道内不会卡住会是非常困难的。

管道表面的条件和在管道的任何活动或剩余材料，也应被研究和了解保证处理或材料不会被化学袭击。

尖刺，钉，或带齿的轮子或履带仅可用在内部损伤是可以接受的管。

镀锌管会因刮伤而导致腐蚀，和一些硬塑料材料的管可能因力产生划痕，裂纹。

其优点是，它们可以产生很高的牵引力。

尖刺车轮证实在油井使用中，它可以经得起滥用。

他们所需要的是履带式跨越的内管，这样他们可以推压相对的管壁。

磁性轮的优点是车轮可以自己吸在管壁;

缺点是管道必须是铁类金属。

磁铁将需要有运动系统在墙壁上提供力，从而降低了管道应力。

他们也有优势，履带可以更小因为它不再需要跨越一个大的管道整体。

利用磁轮不限于管的爬虫和被任何被视为的机器人，将花费其大部分生命行驶在铁管表面。

用磨料浸渍橡胶轮胎，铁和塑料管，但如果磨料装入这些类型会因松散的有效性的泥流而磨掉，某些类型的磨料，能掌握干管表面以及齿面清洁，并产生更少的损害。

高摩擦橡胶履带在许多应用程序控制下工作，但必须注意使用正确的橡胶化合物。

一些橡胶能保持状态甚至在潮湿的粘性环境，但其他一些橡胶会变得很滑。

一些化合物可以迅速地在找到腐蚀管道的流体。

并且它们对管壁无损伤，是简单而有效的牵引技术。

轮式垂直管道爬行器

轮式管道爬虫，像他们的陆上表兄弟，是最简单的垂直管道的爬虫类型。

虽然这些类型使用的车轮没有轨道，他们仍然被称为管爬虫。

实用的布局范围为三至六个或更多车轮，通常都是用于在最大牵引力上驱动经常滑管壁。

理论上，爬上一个管道用尽可能少的驱动器和被动弹簧接头。

图8-3显示了所需的移动立式管道最简单的布局。

这设计可以很容易地得到被困或无法通过管倒接头处，甚至可以是通过管壁上的大畸形。

下一个最好的布局增加四分之一轮。

这布局是更强大的，但有些情况下某些类型的管和管配件也可能被困，参见图8-4。

自由的中心线性度使车辆保持在一个管

履带爬虫

轮式履带在工作以及在许多情况下，轨道提供一定的优势。

这种较低的压力往往刮管少。

分散开的推动自发段墙边机制的力量也意味着径向力本身可以很高，大大提高了车辆的滑移阻力。

图8-5显示了非常常见的三种运动跟踪的管道爬行器。

其他管道爬行机器人

对于管道不能承受较高的内部力量，另一种方法是必须进一步蔓延履带的力量在更大的区域。

已有开发了至少两个概念。

一个使用气球，另一线性延伸的腿。

第一个是一个独特的概念，采用气囊（气球）上最后一个线性致动器，这是利用充满空气或液体的扩展推动了对管壁。

获得大的力量对管壁的摩擦力，产生高的转向，如果需要的话，通过旋转之间的耦合的实现这两个部分。

这种耦合的爬行段，和向前的运动在整个车辆通过收缩气囊前完成，推进，

扩大，收缩后段，拉到前部，扩展它，然后重复整个过程。

行程是缓慢的，但这个概念没有很好地应对障碍或尖锐的棱角，但有对管壁上非常低的压力的优点，可能需要采用这种设计。

采用这一设计提出了在航天飞机的柔性纤维管左右移动的一个概念。

另一个爬行式管道爬行器有一个看似复杂的形状，但这个形状有某些独特的优点。

在大的管道核反应堆蒸汽管从内置管内壁近管道的中心延伸的传感器。

这些传感器的井是由相同的材料构成的管，通常是一种高档不锈钢，但不能被机器人刮掉。

机器人必须具有一个形状可以绕过这些突起。

尺蠖运动车包括三个部分，每个部分带有可延伸腿，提供了极大的流动性和可变几何解决这些障碍。

图8-6示出了这种概念的一个最小的布局。

外管的车辆

也有一些应用，需要在车辆沿着管的外侧移动，以消除不必要的或杜绝危险，或从一个管移动到另一个处理中的杂乱的管道。

CMU系统的拆除石棉外管的学步车，BOA，就是这样一个车辆。

虽然根据这本书的定义它不是机器人，但它仍然是值得包括在内，因为它显示了真正的机器人广泛的移动系统，最终可能不得不在意想不到的环境中移动。

BOA是一个框架学步车。

是通过移动和一套夹具夹紧管道来运动，延长另一组在管前，和与第二组夹具夹住管。

RedZoneRobotics'

Tarzan，，一个在罐立式垂直管步行臂，是一个非常不寻常的概念，提出了一个在装满油的管道里面走动概念。

这辆车是类似于国际空间站维修臂，它从一个管道移动到另一个管道上，不像ISS臂，Tarzan必须在重力下工作。

由于Tarzan不是自主的，它使用系绳获得从罐外电源和控制信号。

手臂是全液压，利用旋转执行器和气缸。

总之，有

18个驱动器。

试想一下，一个在手臂的系绳管理18个复杂性的控制执行器，完全走出在一个充满的管槽！

蛇形的

在自然界中，有一类动物，左右移动的蠕动。

这已被应用于机器人的一个小小的成功，尤其是那些为了在所有三维移动。

按定义，蠕动需要许多致动器，柔性构件，和/或巧妙的机制耦合段。

的优点是，机器人的横截面非常小，允许它适应十分复杂的环境，推进本身推动的东西。

缺点是，致动器的数量和高移动零件计数。

还有许多其他不同寻常的运动方法，还有更多正在开发迅速发展的移动机器人领域。

该鼓励读者在网络上搜索，了解更多的这些不同，并有时奇怪的解决方案，以走动在罕见的环境中，如内，外管，内底的问题储罐，甚至，最终，人体内部。

第9章比较运动方法

什么是流动性？

现在我们已经看到了很多方法，机制和环境中动来动去的机械联系，让我们讨论如何对它们进行比较。

一套标准化的参数是必需的，但是这对比意味着我们必须先回答这个问题：

它可以定义是由有多大的障碍的移动系统，或者是它可以如何爬陡峭的斜坡？

也许它是多么好，或者，它如何爬上楼梯？

有多深沼泽它可以打通，或有多宽裂隙它可以遍历？

是方程速度一部分？

答案似乎是所有这些事情，而我们如何能比较一个独立的柴油40吨推土机和一个苏打罐的大小的双“A”电池供电抛出两轮尾牵引机机器人的流动性？

这似乎是不可能。

需要有一些方法甚至比赛场地是有效的流动系统，无论其大小的比较。

在这一章，我们会探讨移动系统的几种比较方法从一个描述流动性方面的详细讨论系统本身。

然后，许多流动性挑战的室外环境提出了将被调查。

一组流动性指标，会提供一个一目了然的比较，并提出了切实可行的具体案例比较的方法，且将被讨论。

移动系统

在公平的竞争环境中，，移动系统所比较，进行调整以得到有效的大小相同。

这意味着需要有大小的明确定义。

由于大多数机器人采用电池供电，能源效率也必须被包括在比较内，因为那里具有剪切力来克服一些障碍，电池动力车根本就没有。

这有限的可用功率，大多数情况下，也限制了速度。

在某些情况下，可以帮助简单地将一个障碍快速克服。

为简单起见，因为电池驱动的机器人的相对较低的最高时速，前进的动力不包括在本书中移动性的方法比较。

最后一个有趣的标准，值得一提的是车辆的形状。

这似乎是没有什么关系的流动性，而事实上在大多数情况下并非如此，然而，对于环境拥挤，无法驱动越过障碍，在那里避过障碍物是继续的唯一途径，圆形或圆形的形状更容易操纵。

圆形允许车辆在原地转，即使它是面对树干或墙壁。

这种能力并不存在那些非圆形车辆。

该非圆形型车可以停留在一个死胡同，它试图转身。

对于大多数的室外环境，有些简单的圆角足够援助流动。

在某些环境中（很茂密的森林，或在建筑物内）全圆的形状都是有利的。

尺寸

总长度和高度的流动制度直接影响车辆的克服的障碍物的能力，但宽度影响不大，那么尺寸，至少是大部分的长度和高度影响。

整个长度的乘积和海拔高度，面积，似乎给这部分良好的估计其大小，但还需要更多的信息，该系统能够准确把它给别人。

三维，宽度似乎是一个重要的大小特征，因为较窄的车辆有可能通过较小的开口或在一个较窄的小巷转身。

但是，是一个更好的参数比较流动制度的宽度。

一些障碍，更高的足以进行谈判。

为其他障碍，较长的工作。

一个简单的方法来比较这两个参数将是有益的。

一个长度/高度比、标高会是有用的，因为它减少了两个参数到一个。

长度/高度比介绍了适合系统的一目了然的想法，面对的环境，主要是颠簸或一个步骤这主要是隧道和低通道。

宽度对获得超过或避过障碍物的影响不大，但它确实影响转弯半径。

它主要是独立于其它尺寸的参数，由于宽度可以扩展，以增加可用容积，机器人在不影响机器人的超过或避过障碍能力。

由于在转弯的地方是更关键的流动特征与宽度，右维使用的是系统的对角线长度。

这是通过转动所需的宽度由环境制约所确定的预期最低设置。

但是，有必要使机器人有更广泛的其他原因，如简单地增加机器人的体积。

经验法则计算出机器人的宽度时使用的是机器人约62％的长度。

每个系统的组件都有自己的体积，并且可移动部件扫出一