3.3  主要外围模块 10

3.3.1  步进电机模块 10

3.3.2  直流电机模块 11

3.3.3  超声波传感器模块 12

3.3.4  倾角传感器模块 12

3.4  本章小结 12

4  系统的软件设计 13

4.1  运动控制策略 13

4.1.1  基本运动控制 13

4.1.2  管道机器人自平衡过程 13

4.2  主要模块的程序设计 14

4.2.1  步进电机模块程序 14

4.2.2  直流电机模块程序 16

4.2.3  传感器模块程序 16

4.3  本章小结 18

5  系统测试与分析 19

5.1  系统测试要求 19

5.2  功能测试与分析 19

5.2.1  步进电机测试 19

5.2.2  直流电机测试 20

5.2.3  自平衡功能测试 21

5.3  本章小结 22

6  总结与展望 23

致  谢 24

参考文献 25

1  绪论

1.1  引言

随着社会经济和科学技术的发展，自动化程度越来越高，还有很多工作是人工不方便直接操作的，这样就需要一样工具来代替人去做，这就是机器人。机器人技术是多学科综合的高科技技术，对各方面都提出了很高的要求，管道机器人就是为了解决人们在恶劣环境下不方便操作而设计的[1]。

在现代，越来越多的管道铺设于世界各地，日常生活的自来水，供热系统，工业中的输油管，输气管等都离不开管道。这些管道在输送过程中，会受到很多外界因素和自身管道缺陷影响而出现损坏，这些管道的损坏与泄露造成的损失巨大，而且对环境也有很大的破坏，所以对管道定期检测与维护是很有必要的[2,3]。管道机器人能携带各种检测装置跟作业装置，可以在操作人员的远程控制下进行管道的检测与作业，主要功能有清洁，喷涂，焊接管道等功能[4~6]。论文网

随着经济的快速发展，对供热管道内的作业要求会越来越高，所以管道机器人的研究越来越受关注，也必将得到更多的应用发展。

1.2  管道机器人的发展历史

真正意义上的机器人历史并不算长，1959年美国英格博格和德沃尔制造出世界第一台工业机器人，机器人的历史才真正开始，虽然从古代人们就开始了对机器人的探索与研究。机器人的发展大概分为三个阶段[7]：

（1）示教再现型

示教再现型机器人不具备感应与自主活动的能力，这种机器人只能人手把着机械手，把应当完成的任务做一遍，或者人用“示教控制盒”发出指令，让机器人的机械手臂运动，一步一步完成它应当完成的各个动作。

（2）感官机器人

这种机器人被称为有感觉的机器人，他们对外界环境有一定的感知能力。机器人工作时，根据传感器获得的信息，灵活地调整自己的工作状态，能更好地适应环境，提高工作效率。