管道机器人是特种机器人的分支之一，它是一种可在管道内部自动行走、携带所需传感器及操作机械，在操作人员的遥控或者计算机的自动控制下完成穿缆、管道缺陷探伤(腐蚀程度、裂纹、焊接缺陷等)、防腐涂层的检测及涂敷、管内异物的识别及清除、管内加工等任务的机、电、仪一体化系统[ ]。68308

1   管道机器人系统的组成

1) 驱动系统

管道机器人技术的研究始于20 世纪50 年代，目前管道机器人已研制出了很多类型，如图1.1所示，其驱动方式一般可分为轮式、履带式、多足爬行式、流体推动式、蠕动式等[ ]。

2) 检测系统

检测系统主要用于检测管道状态和机器人运行状态。

常用于管道状态检测的装置有CCD摄像机和超声波传感器。超声检测是目前广泛应用的一种无损检测方法，可根据检测到的管壁厚薄判断管道的腐蚀程度，具有灵敏度高、穿透力强、探伤灵活、效率高、成本低的特点[ ]。 

对于无封闭力的机器人，需通过姿态传感器确定机器人的姿态，防止移动过程中翻侧。部分机器人不具备维修作业功能，可通过示踪定位仪器，记录发现受损管道的位置，以便后续人工维修。

检测系统的测量精度以及稳定性直接影响检测水平，由此直接影响管道检测机器人的性能。论文网

3) 控制系统

机器人的控制系统主要完成数据采集、传输、决策和控制四大任务，通过实时采集外界环境和自身运动状态数据，完成传感器信号检测、电机控制等工作，实现对机器人的实时操控。近些年管道机器人控制系统研究主要是简单的手动、自动切换控制模式,普遍采用一般的PID控制算法, 对系统结构参数变化适应性差, 影响系统的鲁棒性, 实际应用中有明显的局限性[ ]。

4) 信号传递和动力传输系统

管道机器人的电力供给现在一般采用高能干电池和管外线缆供电等方式。电池供电机器人其行程受限于电池容量；线缆在直管道可以顺利进出，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，因此线缆供电机器人其行程受限于其牵引力。

若采用无线方式来完成管内、管外间的信号传递，由于金属管道具有一定的屏蔽作用，需要考虑发射信号的频率；采用有线方式时同样须考虑线缆对机器人的阻力。

5) 附加装置

根据用途的不同，机器人还设有管道清理装置、管道裂纹及管道接口焊接装置、防腐喷涂装置、简单的操作机械手等[ ]。

2   管道机器人的技术展望

国内相关技术的研究已经有不少，但是关键技术还不够成熟，目前大部分还处在实验室研制阶段，而部分国外已经商业化的管道机器人也存在很多不足，如控制方法都比较简单，未能将现代智能控制技术应用到管道机器人控制上来[ ]。要使管道机器人能够尽快地走出实验室, 投入到实际应用中, 必须在以下几个方面有所突破：

1) 研究开发出一种快速灵活、适应性强、可靠性高，而且牵引力强的多功能自动行走机构，使机器人能够适应复杂管道和特殊管道；

2) 目前的传感器技术不能满足管道检测的需要，研究基于多种传感器集成的管况识别技术，能有效解决多传感器并用引起的机器人结构臃肿问题；

3)