1.2 蠕动式管道机器人研究现状

1.2.1 国外研究现状

1.2.2 国内研究现状

1.3 蠕动式管道机器人存在的不足

现今生活中的蠕动机器人制造成本较高，大多采用形状记忆合金驱动、储氢合金驱动、气压驱动[6]等驱动方式，费用昂贵。其中形状记忆合金和储氢合金驱动[7]的蠕动机器人速度慢，承载能力弱；气压驱动的蠕动机器人的管汇较为复杂，不易微型化。灵活可靠的行走机构：管道机器人在弯管、支岔管中的通过性问题是一个难点，现今的管道机器人大都只能在直的管道中畅通无阻，而遇到弯管、T型管等的时就不能自主前进了。信号、电力的传输和供给方式：现在的机器人大都是在直管道线缆内可以顺利进出，但是在弯曲管道里，尤其是有几个弯曲的管道里，必须考虑线缆在转弯处的阻力。另外，现在存在的一些微管道机器人，大多只能适应固定的管道直径，不能随着管道直径的变化而变化。总结上述几点问题，现在的蠕动式微管道机器人存在以下几个主要问题：

(1)能源供给问题

常规管道机器人能源供给一般采用有缆方式，拖缆的摩擦力并未对机器人的行走带来太大的影响，至少在几百米以内是可以作业的。但对于几百km长的石油天然气管道，机器人后部拖缆显然不可行。目前，据报道的拖缆管道机器人最多也只能在管道内行走2km．所以要想开发出具有实用意义的在线管道机器人，必须首先解决能源供给问题。

(2)可靠性问题

石油天然气管道是很重要的能源命脉，对于现有的大口径管道论文网，管道事故将直接影响管道公司的经济效益及国家的能源供给。为此，管道机器人在线作业时，不能影响管内介质的正常输送，在线管道机器人的运行可靠性必须给予保证。

(3)速度及位置识别

常规管道机器人一般采用与驱动轮连接的光电码盘构成闭环控制[4]，实现速度和位置检测。但管道机器人在一些工况复杂的管道内，驱动轮在管道壁面上有时会产生打滑现象，这将影响光电码盘的检测精度。除了速度位置检测问题外，由于管内的信号屏蔽，通信问题对于石油天然气管道尤为重要。

(4)管道机器人的越障能力

在管道内，由于施工，维修或工艺等原因，一条管道不可能是光滑笔直的`751^文-论'文"网www.751com.cn，这就需要管道机器人有越过障碍(如阀门、三通、弯管)的能力。另外，对于石油天然气管道运输行业而言，为适应社会发展需要，已逐步形成了城市管网、地区管网，甚至是整个世界能源运输管网，因此，目前的石油天然气管道已经不是单一的一条线路。为此，要想设计出能大范围应用的管内机器人，管道机器人在分叉点时的自动选择路径的能力应进行研究。

(5)高度自治的控制系统

对现有的管道机器人的研究仍然停留在管内运动、检测等方面，而对工程有实用价值的是管道机器人的管内运动、检测、修复一体化作业，因此必须考虑管道机器人的高度自治的实时检测修复功能，这将使管道机器人有显著的应用前景。

1.4 本课题研究的主要内容

（1）适应的管道直径尺寸为 ，机器人总质量不能过重；

（2）机器人如何实现在不同管径内行走，且具有稳定性；

（3）机器人如何实现向前行走，

（4）机器人各部分尺寸如何决定，验证其稳定性。