为提高小型油气运输管道内壁结垢的清理效率,设计一种能在300~450 mm直径管道中工作的模块化履带管道清洁机器人。针对具体情况确定管道机器人的整体结构设计,使得机器人能够通过不同的组装形式适应不同工作环境,并介绍了机器人的工作原理;对可柔性变径的履带式行走机构及机器人的管径适应性进行力学分析,同时分析机器人在管道中的几何约束运动和运动情况,并在ADAMS中分析机器人在管道中的通过性。结果表明:管道机器人的设计合理,相关变径几何约束以及运动约束条件正确,机器人能够在设定管径范围内的直管与L形弯管中正常行走。

针对管道机器人难以检测打磨管内缺陷且通过性差的问题,设计一种自适应管道内壁检测打磨机器人,研究其在直管、弯管以及障碍管中的通过性能。提出管道机器人的结构方案,分析其行走驱动装置及作业装置特点;建立机器人的运动学模型,结合结构在管道内的受力,对机器人在不同管道内运动的受力状态、几何约束与运动特性进行分析;运用ADAMS仿真软件和整体化仿真方法,对机器人在管道中的通过性能进行仿真分析。结果表明:该机器人可以通过水平直管、弯管和内含10 mm高环形障碍的管道,但机身速度、压力和车轮的接触力存在一定波动;在通过弯管时,采用内外车轮差速、外扩变径机构,可降低内耗、增加贴合力。