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管中窥“报”—

勤劳的多毛虫设计说明书

第十届广东省大学生机械创新设计大赛

目录

摘要…………3

一、前言…………………4

1、背景…………4

2、目的…………5

二、研究思路………………6

三、设计方案………………7

1、驱动设计……………………8

2、前进后退方向转换设计…………9

3、转弯设计…………………10

4、图像传输与专用配件选型……11

5、设计计算……………………13

四、创新点………………15

五、推广价值……………16

六、参考文献……………16

第十届广东省大学生机械创新设计大赛

摘要

本项目设计主要模仿多毛虫的运动，主要是用毛刷在管道中的前

后运动，来使整个机器人能够平稳往前运动，不需要轮子或腿，即

可实现在各种管道中行走的目的。是借用大自然智慧的柔性运动的

仿生机器人，其特征在于稳定前行机制和柔性转弯与可控变径性高

的特点，可以作用于复杂管道的移动作业、矿业探测作业，给排水

管道做管道检测评估与搭载作业等。项目的研究思想基于仿生学，

机械结构学，针对现有管道机器人在研究中和设备实践作业中遇到

的问题提出了这种仿真驱动方式的多毛虫机器人。利用

SOLIDWORKS对设计项目进行动、静态模拟分析，使其结构简单且

高效，令机身简洁、设计成本低廉，更易于制造，对设备进行机身

紧凑化设计，增强环境可适应性，并制成样机，实现快速前进的同

时能够在管道内拍摄并传输稳定且清晰的视频图像。本作品仿生对

象为多毛虫，主要模仿其运动形态。

关键词：管道机器人；柔性机器人；管道检测；多毛虫；仿生机器

人

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第十届广东省大学生机械创新设计大赛

一、前言

1、背景

目前,我国投入建设大量的石油、天然气管道和下水管道，其中下水道是全

国城市的公共设施，由于它主要是建筑物排放污水和雨水的管道，所以随着使

用年限增加，气候影响（温度、压力）和流体状态参数影响可能导致管道出现

腐蚀、污垢等问题，进而出现裂缝、漏孔、堵塞等事故，影响污水排放效率。

必须定期对管道进行维护与清洁，但是受管道口径大小和管道所处环境的限制，

操作人员无法高效精准的作业，因此管道机器人成为重要维护工具。传统的维

护方法主要是挖掘法、抽样检测维修法、提前报废法等方法。但是，挖掘法成

本较高,效率低。抽样检测维修法成本较低，但是很容易漏检，造成严重的安全

隐患。提前报废法会大大增加成本。

现有管道机器人研究现状

图1四轮管道机器人

（1）图1所示，是一款典型的四轮管道机器人，相比一般管道机器人智能程度

更高，利用磁导航+激光双导航，使其更精确定位到系统损害位置，同时车身

搭载陀螺仪，行走时可避免出现侧翻。

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第十届广东省大学生机械创新设计大赛

图2气动软体管道机器人

（2）图2为腿式管道机器人由多足行走，是一种高级行走方式，有较好的动作

灵活性，可以适应各种复杂的管道，比大多数的管道机器人都稳定，具有高强

度、质量轻的特点。

图3蠕动式管道机器人

（3）如图3所示，机器人通过缓慢蠕动运动单元交替运行完成移动，蠕动式