● 摘要
随着社会和经济发展，集中空调系统得到越来越多的运用，然而近年来却发生了许多因建筑物的集中空调系统使用维护不当导致的室内空气质量恶化事件，引起了人们的高度关注，集中空调尤其是集中空调管道的检测与清扫越来越受到社会的重视，因此，管道清扫作业机器人的研究具有广泛的应用前景和社会需求。本文针对集中空调通风管道的特点，在对国内外管道清扫机器人的研究状况调研的基础上，设计了一种新型的管道清扫作业机器人，并详述了系统功能和结构设计，及其设计和控制特点。具体工作如下：1、系统研究了管道清扫作业机器人的工作环境、功能分析和设计要求，分析对比了多种常用的行走机构，提出了一种新型的管道清扫作业机器人行走机构的总体方案，即后两轮驱动、前轮（双万向轮）随动的运动车辆系统；2、计算管道清扫机器人在作业过程中的工作载荷，选定驱动电机和气动马达的型号参数，对管道清扫机器人行走机构和工作装置的关键参数进行设计和运动学分析；3、总结了车辆行驶机构通过性定义及轮式车辆几何特性对通过性能的影响分析，分析了各种情况下管道清扫作业机器人车体失去通过性的条件，并给出了克服各障碍的几何参数约束，对这些几何特性与整车构造进行综合研究，确保并提高其整体通过性；4、加工完成了管道清扫作业机器人试验样机，实现了控制系统的设计，通过实验进一步验证了方案的可行性。