本文關(guān)鍵詞：管道清淤機(jī)器人的研制及其清淤泵送特性研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：市政管道系統(tǒng)如同一個(gè)城市的動(dòng)脈,它的擁堵暢通情況直接影響一個(gè)城市的正常運(yùn)行,其中排水管道的阻塞會(huì)造成城市內(nèi)澇。經(jīng)常的清理淤積物是保持管路通暢最為有效的方法。目前的清淤主要靠人工,對(duì)于大直徑主干管道,人員進(jìn)入清理還可行,對(duì)于大量的小直徑支線管道,人員無法進(jìn)入,只能局部疏通,嚴(yán)重的只能開挖,影響城市功能。對(duì)于諸多人員不可進(jìn)入的場(chǎng)合,采用機(jī)器人作業(yè)是非常有效的。機(jī)器人技術(shù)是目前發(fā)展最快的方向之一,也是未來制造產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向。目前已經(jīng)投入使用的管道探測(cè)機(jī)器人能夠在管道中完成管路缺陷檢測(cè),為管道施工的驗(yàn)收提供了新的手段。本論文研制了一種以壓縮空氣為動(dòng)力,適用于小直徑的管道,且具有清淤、探測(cè)及視頻實(shí)時(shí)傳輸功能的清淤機(jī)器人。所研制的機(jī)器人采用前后兩盤結(jié)構(gòu),各自帶有支撐氣缸,兩盤之間有推進(jìn)氣缸以及波紋管相連接。當(dāng)機(jī)器人放到排水管道中后,其各個(gè)氣缸依照控制順序分別動(dòng)作,實(shí)現(xiàn)在排水管道中行走,同時(shí)驅(qū)動(dòng)波紋泵吸排淤泥,淤泥通過排污管輸送到地面。淤積物含水量的不同直接影響機(jī)器人清淤的性能與狀態(tài)。本論文對(duì)不同含水量淤積物的物理性質(zhì)進(jìn)行分析,推導(dǎo)出淤積物的粘度與其含水量的關(guān)系,確定出輸送過程中不同部位的受力情況,進(jìn)而建立了淤積物在管道中運(yùn)動(dòng)過程的靜、動(dòng)態(tài)特性。同時(shí)也對(duì)波紋泵的壓力、流量特性完成了理論計(jì)算。結(jié)合方案設(shè)計(jì)與理論分析結(jié)果,完成了機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)元器件的選型與加工,機(jī)械系統(tǒng)的安裝調(diào)試；完成了基于單片機(jī)的邏輯控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與調(diào)試；實(shí)現(xiàn)了視頻傳輸；進(jìn)行了清淤機(jī)器人樣機(jī)整體的研制、調(diào)試以及實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)。本論文研制的管道清淤機(jī)器人具有在管道內(nèi)行走、清淤、檢測(cè)等功能,為實(shí)現(xiàn)城市管道清淤的智能化奠定了基礎(chǔ)。
【關(guān)鍵詞】：管道機(jī)器人 清淤 波紋泵 二相流
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TU990.3;TP242
【目錄】：

• 致謝5-6
• 中文摘要6-7
• ABSTRACT7-12
• 1 緒論12-24
• 1.1 課題選題背景和意義12-13
• 1.2 機(jī)器人技術(shù)的研究現(xiàn)狀13-17
• 1.3 管道機(jī)器人的研究現(xiàn)狀17-20
• 1.3.1 管道機(jī)器人的類型17-18
• 1.3.2 管道機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀18-20
• 1.4 清淤機(jī)器人發(fā)展現(xiàn)狀20-22
• 1.5 論文主要研究?jī)?nèi)容及章節(jié)安排22-24
• 2 管道清淤機(jī)器人的方案研究24-38
• 2.1 管道清淤機(jī)器人工作原理的設(shè)計(jì)24-25
• 2.2 機(jī)器人整體參數(shù)的確定25-26
• 2.3 機(jī)器人驅(qū)動(dòng)方式的選擇26-27
• 2.4 機(jī)器人行走方案的設(shè)計(jì)研究27-29
• 2.5 機(jī)器人清淤系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì)研究29-32
• 2.5.1 泵送機(jī)構(gòu)的方案研究29-32
• 2.5.2 泵類型的確定32
• 2.6 機(jī)器人控制系統(tǒng)的方案研究32-36
• 2.6.1 控制方案的制定32-36
• 2.6.2 控制方案的研究與選取36
• 2.7 機(jī)器人輔助功能的方案研究36
• 2.8 本章小結(jié)36-38
• 3 管道清淤機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)38-50
• 3.1 行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)38-41
• 3.1.1 行走機(jī)構(gòu)中安裝盤的設(shè)計(jì)39-40
• 3.1.2 伸縮缸與泵體位置關(guān)系的設(shè)計(jì)與確定40-41
• 3.2 清淤系統(tǒng)的設(shè)計(jì)41-49
• 3.2.1 泵送系統(tǒng)的設(shè)計(jì)41-42
• 3.2.2 淤泥導(dǎo)入機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)42-48
• 3.2.3 淤泥導(dǎo)出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)48
• 3.2.4 排污管的設(shè)計(jì)48-49
• 3.3 本章小結(jié)49-50
• 4 淤泥的流體力學(xué)特性與輸送阻力分析50-72
• 4.1 淤泥物理性質(zhì)的研究50-59
• 4.1.1 研究方法的確定50-52
• 4.1.2 淤泥流變的分析研究52-57
• 4.1.3 排污管內(nèi)淤泥流速的計(jì)算57-59
• 4.2 清淤系統(tǒng)中排污管內(nèi)淤泥的受力分析59-64
• 4.2.1 排污管內(nèi)淤泥流態(tài)的判定59-60
• 4.2.2 排污管內(nèi)淤泥所受沿程阻力的計(jì)算60-63
• 4.2.3 排污管內(nèi)淤泥重力勢(shì)能損失計(jì)算63-64
• 4.2.4 排污管內(nèi)局部阻力損失計(jì)算64
• 4.2.5 排污管道內(nèi)淤泥總阻力損失計(jì)算64
• 4.3 管道清淤機(jī)器人氣缸元件的選型與校驗(yàn)64-70
• 4.3.1 伸縮缸的受力計(jì)算及選型64-68
• 4.3.2 支撐缸的受力計(jì)算及選型68-70
• 4.4 本章小結(jié)70-72
• 5 管道清淤機(jī)器人波紋泵的力學(xué)分析與研究72-82
• 5.1 波紋泵泵體的力學(xué)分析72-77
• 5.1.1 波紋管的彈性計(jì)算72-75
• 5.1.2 波紋管的應(yīng)力計(jì)算75-77
• 5.2 波紋泵有限元的模擬分析77-81
• 5.2.1 有限元分析中的理論計(jì)算77-78
• 5.2.2 波紋泵模型單元體性質(zhì)的確定78-79
• 5.2.3 實(shí)體模型的建立及有限元分析79-81
• 5.3 本章小結(jié)81-82
• 6 管道清淤機(jī)器人樣機(jī)的制作與實(shí)驗(yàn)82-94
• 6.1 樣機(jī)行走機(jī)構(gòu)的制作與實(shí)驗(yàn)82-84
• 6.1.1 行走機(jī)構(gòu)的制作82-83
• 6.1.2 行走機(jī)構(gòu)動(dòng)作的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證83-84
• 6.2 樣機(jī)清淤系統(tǒng)的制作84-85
• 6.3 樣機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作85-88
• 6.3.1 控制程序的編寫與仿真86
• 6.3.2 控制面板的制作及實(shí)驗(yàn)86-87
• 6.3.3 控制系統(tǒng)的制作87-88
• 6.4 樣機(jī)視像設(shè)備的選型及安裝88-90
• 6.5 管道清淤機(jī)器人樣機(jī)的管道實(shí)驗(yàn)90-91
• 6.6 管道清淤機(jī)器人經(jīng)濟(jì)技術(shù)分析91-93
• 6.7 本章小結(jié)93-94
• 7 總結(jié)與展望94-96
• 7.1 總結(jié)94
• 7.2 展望94-96
• 參考文獻(xiàn)96-100
• 作者簡(jiǎn)歷及攻讀碩士學(xué)位期間取得的研究成果100-104
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集104

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