管道清灰机器人的设计

管道清灰机器人的设计

管道清灰机器人包括移动装置、操作臂、传感器系统、机器人控制系统等。本体结构由移动装置和操作臂组成。

管道机器人作业是由机械臂末端操作器随着机器人的前进将沉积在管道

底部的堆积物产削、装载、运输到出灰口并且卸掉的一系列作业。

移动装置采用履带式移动机构，可保证机器人行走的稳定性和附着力，不至于陷在灰内或打滑。该移动装置由三个呈120°的履带组成，履带装置为可伸缩的，保证履带全部接触到管壁，增加管道机器人在不同管径行走的稳定性。

操作臂由铲斗、大臂、摇臂、拉杆、转斗油缸、举升油缸等组成。铲斗用来铲装灰物，动壁和举升油缸用来提升铲斗，转斗油缸通过摇臂、拉杆使铲斗运动。操作臂具有两个自由度，可实现臂旋转、抬高运动。

行走装置

移动装置采用履带式移动机构，可保证机器人行走的稳定性和附着力，不至于陷在灰内或打滑。该移动装置由三个呈120°的履带组成，履带装置为可伸缩的，保证履带全部接触到管壁，增加管道机器人在不同管径行走的稳定性。

履带材料选用橡胶材料，查资料可知与钢材的摩擦系数为0.25.

履带的驱动轮，导论，支重轮，托轮的材料选用45钢，其密度为7.85g/cm*3.

车架的材料选用Q235钢，密度7.85g/cm3。

轴的材料选用45钢，密度7.85g/cm3。

履带承受操作臂，总体以及灰的重量预计50kg。

一条履带承受重力为总质量的2倍，为1000N,由公式L1=可得履带最

小接地长度L1为188mm，p是履带接地比压，取0.07，γ为比例系数，取0.2。

履带宽度 B=γ*L1，可知最小宽度为40mm。

由于管道为700-1000mm的管道，选取履带接地长度为300mm，取驱动轮和导论之间的距离为400mm，履带长度为450mm，履带宽度为100mm。可知履带销的长度为100mm。

履带节距L2=（10~13），为60mm。

履带驱动轮的齿数为23~27，取25。节圆半径为50mm，导论齿数20，节圆半径35mm，支重轮和托轮的齿数为10，半径为10mm。四轮厚度为10mm。

驱动轮体积为78.54cm*3，密度为7.85g/cm*3。质量为617g，一条履带两个驱动轮。

导轮体积为50.265cm*3，质量394.5g。2个。

支重轮和托轮体积为12.566cm*3，质量98.64g，总共16个。

再加上车架质量，平衡装置质量，总质量为5000g。

履带承受的摩擦力F=1100*0.25=275N。

履带承受摩擦力1100N*0.25=275N。

功率W=275N*0.2m/s=55W。

电机选取100W,质量大概15kg，总质量50+5+15=70kg。

履带承受摩擦力1400*0.25=350

功率350*0.2=70W。符合。

电机型号70SZ55.转速6000r/min，功率92W。