基于连续油管无损检测技术的管道机器人设计毕业论文.docx

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基于连续油管无损检测技术的管道机器人设计毕业论文

1、创新性实验心得........................................................................3

2、实验原理过程............................................................................7

第1章绪论........................................................................8

第2章IAR开发环境的搭建..........................................13

第3章机器人底层驱动程序的实现..............................15

第4章管道搜索算法的实现.........................................24

第5章无线模块NRF24L01间的通信..........................28

第6章PC串口上位机的程序实现................................34

第7章系统调试及运行结果..........................................36

3、参考文献..................................................................................38

4、附录

1、整体硬件电路图................................................................39

2、实验代码.............................................................................41

3、实验报告.............................................................................55

4、会议记录一.........................................................................61

5、会议记录二..........................................................................62

6、电脑鼠相关知识.................................................................63

7、获奖证明.............................................................................68

创新性实验心得体会

（陈力）

一年的创新性实验项目结束了，我们的实验成果也到了展示的时候。

在这一年中，我们完成了项目内的所有内容，同时还扩展了无线通信模块，再一次提高了整个系统的水准。

自项目开题以来的整个实验过程中，我们遇到过不少的问题和麻烦，但是在麻烦的过程中我们学到了许多解决问题的方法，通过老师、同学、网络等方式等多元的方式寻找一个问题的答案和解决问题的思路，并且在有事还找不到答案的情况就，就只能依靠自己的分析和判断力来解决问题了。

实验中，我们学习了ARMCoterxM3内核的LM3S615芯片的构架和具体的编程。

初期学习这些东西还是有些费力的，因为相对于STM32这些流行的M3芯片来说，这方面的学习资料实在是太少了，只能依靠网上下载的例程来学习这款单片机的程序设计流程。

其次，我们还需要学习VisualBasic编程语言，虽然接触过C#、C++等编程语言，但是VB与这些面向OOP语言来说语法有很大不同。

幸运的是VB这中编程语言简单易懂，在熟悉了基本的语法之后就得开始编写上位机部分的代码了。

对于已经非常熟悉的ST89C51系列的单片机来说，自己已经是得心应手了，没有什么障碍就可以完成这部分程序的设计。

在整个过程中，我体会最深的是：

到底是硬件问题还是程序问题？

前期，我们在调节机器人红外传感器时，花了很久的时间都没能调出来，程序修改了很久，尝试了很多中方式，也走了很多弯路，最终发现是实验室网络设备的干扰导致红外传感器发生了误判。

红外线的频率如此之高为什么会对其造成怎么重要的干扰呢？

最终发现其调制频率的中心频率是38KHz，这样以来就有了解释了。

于是，我们只有更换实验室了。

后期在调试无线模块的程序时，发现接收端的丢包率很高，并且有时能接收到数据而有时无法接收数据。

经调试判断，接收端没有问题，问题就出现在了发送端，同样就修改过多次程序，调试几天未果之后，就要准备放弃使用NRF24L01这款无线模块，更换方案时，不甘心的调了一下程序，结果发现是按键出了问题，只能感叹，又是“硬伤”。

在PC上，没有出现过程序需要调试很久的情况，最终也完成了整个系统的设计。

在整个过程中，我养成了很好的程序编写习惯，及时保存更新的代码，并标注说明，这对一个程序员来说是重中之重了。

创新性实验收获与体会

（王潋）

凭着一股执着的信念，抱着满腔的热情，更有初生牛犊不怕虎的勇气，我们实验成员三人走到了一起，展开了创新性实验为期一年多的探索之旅。

对于能够参加这一次实验，我感到十分荣幸。

从项目的建立到初期的设计，从中后期产品的开发到成品的完成，我完整地参与了整个项目的流程。

这是我第一次参与这样的项目，这不但使我详细地了解到一个项目开发的来龙去脉，更让我的知识从纸上谈兵的程度进步到可以用于实践，既培养了兴趣，同时也感到学有所用的骄傲感。

我们此次的创新性实验是设计基于嵌入式系统的管道机器人，这就要求对陌生的嵌入式知识和算法展开深入学习。

由于是初次接触这些知识，难免会觉得既新鲜又困难，而我们正是带着对知识热切渴望的心情，不断的学习，从搜索学习文献到基本入门，从修改算法却总是出错到小机器人终于走出了一条正确的道路，这其中的种种都包含着我们的兴奋和失落，可以说是“痛并快乐着”。

在研究方面，最深的体会就是要善于勤于思考，主动动手动脑。

创新实验不是基础课上的实验，只要按着老师讲的步骤做就行了。

做的课题对于我们来说，可能是一个没有接触过的新领域，没有人告诉我们一步步该怎么做。

需要自己去找文献查资料，去弄明白实验的原理，然后确定要创新的方向。

按照这个方向一点点努力，所以每一步都需要独立思考。

其中会遇到很多困难，这个时候除了寻找帮助，最重要的还是自己思考。

在创新方面，首先要确定创新的方向和目标。

方向和目标是贯穿整个实验的核心，只有明确方向，围绕这个方向努力下去，才可能有结果。

创新点可以从很多方面确定，不一定是很高深很前沿的东西。

只要不是照搬别人已经做过的东西，在自己力所能及的范围内就好。

当然，能做出更大的成就最好。

有时思维可能会出现“停滞不前”的现象，好像只能思考到这个程度了。

这时要用发散思维多方位的考虑，作出大胆的猜测。

但要始终围绕创新点，不能偏离主题，也不能随意猜测，而要有根据有目的地做出假想，再一步步实践去论证自己的猜测。

其实，每一个伟大的成就都是这样“平凡”地一步步得出来的。

同时，做创新实验有一个很大的好处就是可以培养团结合作的能力。

如果说学习知识是一个人的事，那么创新实验就必须在多人的合作下才能完成。

合作不但可以成倍地提高工作的效率，更能培养组员相互之间的默契，增进彼此之间的友情。

经过参与这一次项目实验，我感到了创新实验的乐趣，提高了动手能力，培养了合作的意识，增强了实践的能力，更重要的是交到了不少良师益友，可以说是受益颇多啊。

创新性实验心得体会

（王倩）

2011年度，我们获得了湖南师范大学研创新性实验计划项目，指导教师为江沸波老师。

现在，将近一年的“大学生创新性实验计划”就要结题了。

回想起过去一年里参加创新实验的过程,从开始的寻找课题到申请立项撰写项目申请书,到查阅相关参考文献,确定实验原理、实施方案与寻找创新点;并制定详细的研究方案和步骤。

大学生创新性实验计划项目实施强调自主性、探索性、实践性和协作性,遵循“兴趣驱动、自主试验、重在过程”的原则。

注重创新性实验项目的实施过程讲究长远效益,强调项目实施过程中在创新思维和创新实践方面的收获,重点培养学生的创新意识和创新能力,不急功近利,不为成果而设计,重在实施过程中得到的锻炼和培养，在整个过程中，我们不仅学到了实验本身所带来的动手能力以及实践能力的提高,而且学到了认真仔细、坚持不懈,善于思考总结的可贵精神,并对“大学生创新性实验计划”有了更深入的体会。

在研究方面，最深的体会就是要善于勤于思考，主动动手动脑。

创新实验不是基础的实验，只要按着老师讲的步骤做就行了。

做的课题对于我们来说，可能是一个没有接触过的新领域，没有人告诉我们一步步该怎么做。

需要自己去找文献查资料，去弄明白实验的原理，然后确定要创新的方向。

按照这个方向一点点努力，所以每一步都需要独立思考。

其中会遇到很多困难，这个时候除了寻找帮助，最重要的还是自己思考。

在创新方面，首先要确定创新的方向和目标。

方向和目标是贯穿整个实验的核心，只有明确方向，围绕这个方向努力下去，才可能有结果。

创新点可以从很多方面确定，不一定是很高深很前沿的东西。

只要不是照搬别人已经做过的东西，在自己力所能及的范围内就好。

当然，能做出更大的成就最好。

有时思维可能会出现“停滞不前”的现象，好像只能思考到这个程度了。

这时要用发散思维多方位的考虑，作出大胆的猜测。

但要始终围绕创新点，不能偏离主题，也不能随意猜测，而要有根据有目的地做出假想，再一步步实践去论证自己的猜测。

其实，每一个伟大的成就都是这样“平凡”地一步步得出来的。

最后感谢老师在我们实验过程中的指导与帮助。

实验原理及过程

第一章绪论

第二章IAR开发环境的搭建

第三章机器人底层驱动程序的实现

第四章管道搜索算法的实现

第五章无线模块NRF24L01间的通信

第六章PC串口上位机的程序实现

第七章系统调试及运行结果

第一章绪论

1.1课题研究的目的与前景

连续油管（CT）是由若干段长度百米以上的柔性管通过对焊或斜焊工艺焊接而成的无接头连续管，长度一般达几百米甚至几千米，又被称为挠性油管、蛇形管或盘管，是一种由钢带成型，经电阻直缝焊接（ERW）后得到的焊接管。

目前，连续油管技术己经广泛应用于天然气和石油等能源的运输作业中。

由于连续油管（CT）长度较长，运输环境复杂，因此也引起了复杂多样的管道损伤形式，其主要包括：

腐蚀、裂纹和焊接缺陷等。

在连续油管发生损伤时，如能快速的检测损伤的区域并采取相应的补救措施，就可使油管的使用寿命大大的增加，并且降低运输过程中所造成的损失。

因此无损检测技术的研究对连续油管的应用具有重大的意义。

在连续油管的无损检测技术中，管道机器人的研究有着广泛的应用前景和社会需求。

管道机器人是一种可在管道内、外行走的机电一体化装置,它可以携带1种或多种传感器及操作装置（如CCD摄像机位置和姿态传感器、超声传感器、涡流传感器、管道清理装置、管道接口焊接装置、防腐喷涂装置等操作装置）,在操作人员的远距离控制下进行一系列的管道检测维修作业。

一个完整的管道机器人系统应由移动载体（行走机构）、管道内部环境识别检测系统（操作系统）、信号传递和动力传输系统及控制系统组成。

其中移动载体和管道内部环境识别检测系统是管道机器人系统的核心部分。

随着油气工业的发展,管道机器人技术将被更加广泛地应用在石油工业管道上。

随着计算机、传感器、控制理论及技术的发展,近些年来,人们开始研究采用具有自主动力的机器人来进行管道检测。

这种管道