我國對管道機器人技術(shù)的研究已有20多年的歷史,哈爾濱工業(yè)大學(xué)、中國科學(xué)院沈陽(yáng)自動(dòng)化研究所、上海交通大學(xué)、清華大學(xué)、浙江大學(xué)、北京石油化工學(xué)院、天津大學(xué)、太原理工大學(xué)、大慶石油管理局、勝利油田、中原油田等都開(kāi)展了這一領(lǐng)域的研究工作。
對于管道爬行機器人的研究,過(guò)去有很多關(guān)于多輪支撐結構的研究,所以傳統的輪式移動(dòng)機器人直接用于圓形管道的檢測和維護??臻g多輪管道機器人車(chē)輪與壁面接觸時(shí),接觸點(diǎn)與車(chē)輪中心的連線(xiàn)方向為圓柱體半徑方向,車(chē)輪方向平行于圓柱體母線(xiàn)。這是管道表面單輪上部位置的特殊情況。輪式移動(dòng)機器人在管道中運行時(shí),由于管道的尺寸、彎頭、“T”形接頭等原因,輪式移動(dòng)機器人在管道中的每個(gè)輪子的位置和姿態(tài)都是不可預測的。車(chē)輪的軸方向不能垂直于管道的半徑。因此,有必要對純軋制、無(wú)側滑條件下的管面單輪運動(dòng)特性進(jìn)行分析。對于輪式機器人在上海要求的實(shí)際應用過(guò)程中遇到的彎道等,以及不規則的線(xiàn)條運動(dòng)發(fā)生干擾,由于內摩擦驅動(dòng)力不足,由于墻體的變形,以及機器人本身的誤差,導致機器人在管道中偏離正確的姿態(tài),甚至出現側翻和卡死這些問(wèn)題。國內外研究人員主要從結構、使用差動(dòng)、柔性連接等方面來(lái)解決,但這樣會(huì )使結構更加復雜,增加成本。
目前對單輪和輪式管道爬行機器人的運動(dòng)學(xué)特性和控制理論分析較少,因此有必要建立一套輪式管道爬行機器人的運動(dòng)學(xué)理論。