变量来调节机器人与管道的压力，从而改变驱动力的大小。通常机构简单、运动效率 高，但是由于采用摩擦传动，牵引力较小，爬坡能力有限，机动性差。例如，日本福 田美男、细贝英夫在 1997 年研制的一台轮式管内机器人。该机器人采用图像识别技 术分辨管内异物并通过微型机械手进行处理。适应管道半径为 25mm，自重仅为 16g， 牵引力仅为 0。012N[10]。

(4) 履带移动式

履带移动式管道机器人一般采用履带式车辆行走原理，通过带有齿轮减速箱伺服 电机驱动。通常具有强大的越障能力，同时具有较大的驱动力，但是机构庞大，结构 复杂，转向能力差，在管道内容易倒伏。例如，天津大学研制的模块化履带式管道机 器人，主要由三部分组成，积木变半径的本体机构，电缆收放的收放线机构，微机电 系统的控制模块。能够适应管道半径为 100mm—200mm，运行速度为 5—12m/min， 机器人牵引力为 320N/单履[11]。

(5) 足腿移动式

足腿式管道机器人一般采用仿生学原理，模拟蜘蛛等生物的移动，通过足腿压璧 支撑机体，多足进行移动。通常具有良好的越障能力，能够通过各种形状的管道，但 是由于管道存在多个自由度，导致管道机器人轮腿控制困难，机械结构复杂，需要解 决步态规划问题。例如，加拿大研制的利用三足竖管爬行器可在竖管内爬行，增加三 级三足爬行器，机器人可以在竖直管道内自由切换[12]。

(6) 螺旋移动式

螺旋式管道机器人利用驱动轮与机器人本体前进方向成一定的夹角，将驱动轮与

管壁的摩擦传动转换成螺旋运动，从而实现机器人的螺旋前进。该管道机器人牵引力 大，传动高效简单，稳定性好，实用性强，能够解决小直径复杂管道的与直角极限弯 道通过性问题。例如，国防科技大学研制的微小型管道检测机器人，通过管道直径为 15mm，负载能力达到 8。512N，移动速度大于 16mm/s，能够顺利通过 90°弯管，同 时满足了“牵引力大”和“通过性好”的设计要求[13]。

按照行走机理划分，各种管道机器人的驱动方式，及其特点如表 1-1 所示。

表 1-1 管道机器人行走特点

行走机理 驱动方式 特点

活塞移动方式 介质压差 无作业距离限制、无自主变速能力

蠕动移动式

电磁驱动

适应能力强、速度缓慢、牵引力有限

滚轮移动式

电机驱动 机构简单、效率高、牵引力小、机动

性差

履带移动式

电机驱动 越障能力强、牵引力大、机构庞大、 结构复杂、转向能力差

足腿移动式

电机驱动 越障能力强、通过性好、控制困难，

机构复杂

螺旋移动式 电机驱动 传动高效简单、稳定性好、实用性强

1。3管道机器人研究存在的问题论文网

尽管管道机器人在近年来得到飞速的发展，但是管道机器人仍然存在很多技术问 题，导致其无法大量为生产生活服务。在机械机构方面，国内外的研究的技术问题主 要集中在三个方面：

（1） 能源供给方式：通过电缆供电方式，由于缆线与管道的摩擦，机器人牵引力 有限，导致管道机器人无法长距离作业；通过自带电源模块方式，电源体积决定作业 的时间，大体积的电源使机器人本体庞大，导致运行不平稳、通过性差。