管道机器人变径机构设计及垂直管道内移动可行性分析

李 琴，贺一烜，黄志强，李崇磊

（西南石油大学 机电工程学院，成都 610500）

0 引言

管道运输作为全球五大运输方式之一，广泛应用于石油与天然气等工业领域。为了防止油气管道发生泄漏，提高管道的使用寿命，必须对管道进行定期的检查和维护，但油气管道所处的环境往往是人们不容易或者不能直接接触和管理控制的。所以为了保障一线工作人员的安全和油气管道的检测效率，管道机器人因此而生。

管道机器人一种是集驱动技术、传感器技术、控制技术以及信号处理技术与一体的智能化机电装置[1]。由于油气管道运输距离较长，管道内部的空间大小有限，随着油气的流动内部的压力不稳定等因素，对管道机器人的环境的适应性、自身的稳定性、能源方面的供给等驱动特性提出了较高的要求，这些特性也是当前管道机器人相关研究的热点[2]。欧洲美国对管道机器人的研究起步时间相对较早，研究资料齐全，伴随着电子技术和通讯技术的发展，欧美研究的管道机器人已将达到了可以实际应用的水平[3]。而相比之下，国内的管道机器人研究虽然起步较晚，但是也在这方面投入了大量的人力和物力，取得了不错的成果，目前国内管道机器人研究多为实验室阶段，无法应用于工业生产中[4]。曹建树等[5]设计了一种支撑式管道机器人，并对管道机器人的变径机构进行了优化设计，验证了变径机构优化的可行性[6]。文献[7]设计了一种针对矿业管道的负载较强的可变径管道机器人。……