管道機(jī)器人畢業(yè)設(shè)計(jì)論文正文

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1、設(shè)計(jì)內(nèi)容主要結(jié)論第一章概述1.1機(jī)器人概述機(jī)器人----這一詞最早使用始于1920年至1930年期間在捷克作家凱勒爾*凱佩克（Karelcapek）的名為"羅莎姆的萬能機(jī)器人"的幻想劇中，一些小的人造的和擬人的傀儡絕對地服從其主人的命令。這些傀儡被稱為“機(jī)器人”。該單詞起源于捷克語“robota”。意思是“強(qiáng)制的勞動(dòng)”。機(jī)器人的組成與人類相似。舉例說，人搬運(yùn)某一物體的運(yùn)動(dòng)過程可用圖（a）所示的方塊圖來說明。首先，人聽到外部的命令或用眼睛看到外部的指令，并由眼睛測量出距離。感受到這兩種信息經(jīng)過感覺神經(jīng)送到大腦中，大腦經(jīng)過分析計(jì)算

2、，然后通過運(yùn)動(dòng)神經(jīng)發(fā)出指令，手臂用最好的方式伸向物體，并將物體抓住，手上的感覺神經(jīng)，感覺物體已經(jīng)抓牢了，把信息傳給大腦。大腦命令手抓起物體，同時(shí)指令腳移動(dòng)到所要求到達(dá)的地點(diǎn)，最后放下物體。一般包括以下幾個(gè)部分見圖（b）：1.控制中樞（相當(dāng)于人的大腦）；2.54設(shè)計(jì)內(nèi)容主要結(jié)論操作裝置（相當(dāng)于人的手）；3.行走裝置（相當(dāng)于人的腳）；4.有感覺的機(jī)器人還必須有感覺裝置以及與外界環(huán)境聯(lián)系的裝置（相當(dāng)于人的口、耳、眼、鼻以及皮膚上的感覺神經(jīng)）。實(shí)際的機(jī)器人在不同的程度上具有兩種特有的屬性：對環(huán)境的通用性和自動(dòng)適應(yīng)性。①通用性：具有完成

3、各種任務(wù)以及以不同的方式完成相同的結(jié)構(gòu)或機(jī)械能力。這意味著機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)具有可變的機(jī)械形狀。②自動(dòng)適應(yīng)性：是指一個(gè)機(jī)器人必須被設(shè)計(jì)成由其自己去完成任務(wù)，盡管難以預(yù)知，但卻可以有限的知道在完成任務(wù)期間環(huán)境的變化，通過改變路徑、姿態(tài)等來處理所面對的問題，最終完成任務(wù)。為了對機(jī)器人進(jìn)行分類，必須能夠定義和區(qū)分不同的類型，因此根據(jù)不同的定義就有不同的分類方法。現(xiàn)在使用的有很多種。以下介紹日本工業(yè)機(jī)器人協(xié)會(huì)（JIRA）的分類方法：第一類：手工操作裝置：一種由操作人員操作的具有若干個(gè)自由度（DOF）的裝置；第二類：固定程序的機(jī)器人：依照

4、預(yù)定的不變的方法按部就班執(zhí)行任務(wù)的操作裝置，對任務(wù)的執(zhí)行順序很難進(jìn)行修改；第三類：可變程序的機(jī)器人：與第二類是同一種類型的操作裝置，但其執(zhí)行步驟可以修改；第四類：再現(xiàn)式機(jī)器人：操作人員通過手動(dòng)方式引導(dǎo)或控制機(jī)器人完成任務(wù)，而機(jī)器人控制裝置則記錄其運(yùn)動(dòng)軌跡，需要時(shí)可以重新調(diào)出記錄的軌跡信息，機(jī)器人就能以自動(dòng)的方式完成任務(wù)；54設(shè)計(jì)內(nèi)容主要結(jié)論第五類：數(shù)值控制機(jī)器人：由操作人員給機(jī)器人提供運(yùn)動(dòng)程序，而不是用手動(dòng)方式教導(dǎo)機(jī)器人完成指定的作業(yè)任務(wù)；第六類：智能機(jī)器人:通過對環(huán)境變化的感知，改變其運(yùn)動(dòng)軌跡、姿態(tài)等措施圓滿的完成任務(wù)。機(jī)器

5、人的誕生和機(jī)器人學(xué)的建立無疑是20世紀(jì)人類科學(xué)技術(shù)的重大成就。自60年代初機(jī)器人問世以來，作為20世紀(jì)人類最偉大發(fā)明之一的機(jī)器人技術(shù)，經(jīng)歷了近半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，已取得了長足的進(jìn)步。特別是到了20世紀(jì)90年代，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、微電子技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)等的快速發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)也得到了飛速發(fā)展。除了用于工業(yè)生產(chǎn)中從事焊接、噴漆、搬運(yùn)和裝配等作業(yè)的工業(yè)機(jī)器人的水平不斷提高之外，各種用于非制造業(yè)的特種、智能機(jī)器人系統(tǒng)也有了長足的進(jìn)展。工業(yè)機(jī)器人在經(jīng)歷了誕生－成長－成熟期后，已成為現(xiàn)代先進(jìn)制造業(yè)中必不可少的核心裝備，當(dāng)今世界上約有上百萬臺(tái)工業(yè)機(jī)

6、器人正與工人朋友并肩戰(zhàn)斗在各條戰(zhàn)線上。非制造業(yè)中的仿人性機(jī)器人、農(nóng)業(yè)機(jī)器人、水下機(jī)器人、醫(yī)療機(jī)器人、軍用機(jī)器人、娛樂機(jī)器人、服務(wù)機(jī)器人等各種用途的特種機(jī)器人也正以飛快的速度向?qū)嵱没~進(jìn)。1.2管道機(jī)器人概述20世紀(jì)70年代以來,石油、化工、天然氣及核工業(yè)等產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展,各種管道作為一種重要的物料輸送設(shè)施,得到了廣泛應(yīng)用。由于腐蝕、重壓等作用,管道不可避免地會(huì)出現(xiàn)漏孔、裂紋等現(xiàn)象。同時(shí)多數(shù)管道安裝環(huán)境人們不能直接到達(dá)或不允許人們直接進(jìn)入,為進(jìn)行質(zhì)量檢測和故障診斷,采用傳統(tǒng)的全面挖掘法、隨機(jī)抽樣法工程量大,準(zhǔn)確率低,管道機(jī)器人就是

7、為解決這一實(shí)際問54設(shè)計(jì)內(nèi)容主要結(jié)論題產(chǎn)生的。它是由可沿管道內(nèi)部或外部自動(dòng)行走裝置、攜有一種或多種傳感器及操作裝置如：機(jī)械手、噴槍、焊槍、刷子。管道機(jī)器人的工作空間是復(fù)雜、封閉的各種管道,包括水平直管、各角度彎管、斜坡管、垂直管以及變徑管接口等,所以需要在操作人員的遙控操作或計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制下,進(jìn)行一系列管道作業(yè)。管道機(jī)器人可完成的管道作業(yè)有以下幾類：1.生產(chǎn)、安裝過程中的管內(nèi)外質(zhì)量檢測。2.惡劣環(huán)境下管道清掃、噴涂、焊接、內(nèi)部拋光等維護(hù)。3.使用過程中焊縫情況、表面腐蝕、裂縫破損等故障診斷。4.對埋地舊管道的修復(fù)。5.管道內(nèi)外

8、器材運(yùn)送、搶救等其它用用途。1.3國內(nèi)外管道機(jī)器人的發(fā)展1.3.1國內(nèi)管道機(jī)器人的發(fā)展國內(nèi)在管道機(jī)器人方面的研究起步較晚,而且多數(shù)停留在實(shí)驗(yàn)室階段。哈爾濱工業(yè)大學(xué)鄧宗全教授在國家“863”計(jì)劃課題“X射線檢測實(shí)時(shí)成像管道機(jī)器人的研制”的支持下,開展了輪式行走方式的管道機(jī)器人研