朱彥昭，陳銳鴻 ＊，程 庚，麥立寧

（1.華南理工大學(xué) 廣州學(xué)院機(jī)器人工程學(xué)院，廣州 510800；2.東風(fēng)日產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司，廣州 510800）

0 引言

管道是當(dāng)前工廠及市政排污及排氣的重要通道[1]，它的定期保養(yǎng)及維修是工廠及市政部門的日常工作，管道處在密封的環(huán)境中，管道內(nèi)部情況未知，當(dāng)前的保養(yǎng)只能采取定期維護(hù)的方式，清除通風(fēng)管里面的鐵屑等雜物，為減少維護(hù)作業(yè)的頻率，延長(zhǎng)保養(yǎng)的周期，開發(fā)管道機(jī)器人進(jìn)行巡檢和小范圍作業(yè)維護(hù)是企業(yè)的迫切需求，保養(yǎng)價(jià)格昂貴而且影響生產(chǎn)進(jìn)度,需要耗費(fèi)大量的人力物力[2]。管道機(jī)器人當(dāng)前主要的移動(dòng)方式有履帶式、輪式、蠕動(dòng)式、螺旋式、足腿式，活塞式[3]，由于通風(fēng)管里面的工況較為復(fù)雜，需要具有較強(qiáng)的越障能力，具備較大的承重能力，當(dāng)前市面上機(jī)器人由于多數(shù)運(yùn)用于市政排水管道，對(duì)于通風(fēng)管的工況不太適應(yīng)[4]。本課題開發(fā)基于雙無刷電機(jī)控制的管道機(jī)器人，以東風(fēng)日產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)公司通風(fēng)管道的巡檢需求為出發(fā)點(diǎn)，開發(fā)出能夠在風(fēng)管巡檢并完成物品夾取、污垢清除、視覺圖像傳輸?shù)裙δ艿墓艿罊C(jī)器人，同時(shí)機(jī)器人可快速加裝其他的機(jī)械手，使它可以代替工人完成各種危險(xiǎn)的管內(nèi)作業(yè)，對(duì)于風(fēng)管巡檢機(jī)器人，其管道內(nèi)部的轉(zhuǎn)向控制是研究的主要難題，本文重點(diǎn)研究該機(jī)器人在風(fēng)管中的精確控制方法，開發(fā)具備工程應(yīng)用的控制系統(tǒng)。

1 管道機(jī)器人設(shè)計(jì)

1.1 管道機(jī)器人結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介

管道機(jī)器人（Pipe-Robot，PR）是由車體，電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊，動(dòng)力傳遞模塊,以及多輔助模塊組成，整體密封所需要的配件組成[5]。

如圖1所示：管道機(jī)器人的行走由四個(gè)輪子按照中心對(duì)稱的方式排列，分別由兩個(gè)電機(jī)對(duì)角放置，各自控制一側(cè)的兩個(gè)電機(jī)的運(yùn)動(dòng)，同側(cè)輪采用鏈條傳動(dòng)，使機(jī)器人的四個(gè)輪子都保持相同的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，當(dāng)機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎時(shí)，只要控制兩側(cè)電機(jī)的進(jìn)給速度，就可以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的轉(zhuǎn)向，而且這種設(shè)計(jì)在一定程度上即減輕了機(jī)器人整體的重量又保持了自身的載重能力。

圖1 雙驅(qū)動(dòng)管道機(jī)器人三維模型

1.2 機(jī)器人控制系統(tǒng)的構(gòu)成

本文所研究的管道機(jī)器人控制系統(tǒng)是基于PLC控制的直流無刷電機(jī)控制，通過模擬量的對(duì)電機(jī)的速度進(jìn)行控制，通過模擬量值的算法及補(bǔ)償[6]，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的定位精準(zhǔn)控制。管道機(jī)器人控制系統(tǒng)采用觸摸屏和計(jì)算機(jī)組合控制的形式，對(duì)機(jī)器人在管道內(nèi)的轉(zhuǎn)向?qū)嵭芯珳?zhǔn)操作。系統(tǒng)需要解決的關(guān)鍵兩個(gè)問題有：一是管內(nèi)外遠(yuǎn)程通信的可靠性，另一是下位機(jī)控制器的穩(wěn)定性及準(zhǔn)確性。由于管道機(jī)器人在管道內(nèi)部作業(yè)，環(huán)境惡劣，為了避免管內(nèi)失控的重大事故，機(jī)器人的控制系統(tǒng)要求在轉(zhuǎn)向及運(yùn)動(dòng)控制方面能夠按照環(huán)境的不同，接收到操作者的意圖，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)轉(zhuǎn)向。

圖2 管道機(jī)器人局部放大圖

本項(xiàng)目所采用的就是PLC控制設(shè)計(jì)，初步采用PLC作為單個(gè)控制系統(tǒng)，由纜線連在外面作為外部控制，而電機(jī)的控制板作為內(nèi)部控制，PLC系統(tǒng)本身可靠性很高，可維護(hù)性好，開發(fā)周期短，操作簡(jiǎn)單，對(duì)于一些邏輯運(yùn)算功能顯著，控制結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 管道機(jī)器人控制系統(tǒng)

2 管道機(jī)器人轉(zhuǎn)向控制算法研究

管道機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)姿態(tài)的準(zhǔn)確控制，需要對(duì)其轉(zhuǎn)向的各種方式進(jìn)行研究，并根據(jù)不同的工況，制定不同的控制方案，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在管道內(nèi)的靈活通行。

2.1 管道機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模型的建立

在三維模型建立完成后，就要對(duì)于所建立的模型進(jìn)行分析[7]：

機(jī)器人的整體密封，四個(gè)輪子不能夠?qū)崿F(xiàn)單獨(dú)轉(zhuǎn)角，要實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎就要要求車輪差速或者反向運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。

機(jī)器人所巡檢的環(huán)境復(fù)雜多變，輪子和電機(jī)扭矩需要足夠大，保證不會(huì)影響到車輪沿自身旋轉(zhuǎn)軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。

車體的整體長(zhǎng)度要控制在管道允許的范圍。

對(duì)于上述的問題,需要計(jì)算機(jī)器人在管道里的轉(zhuǎn)彎，分別針對(duì)于幾種不同的情況進(jìn)行分析：1）兩側(cè)車輪方向相同，依靠?jī)蓚?cè)車輪的差速轉(zhuǎn)向；2）兩側(cè)車輪方向相反，雙側(cè)反向運(yùn)動(dòng)，繞自身中心旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向；3）輪子時(shí)一側(cè)抱死，單側(cè)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。

為方便對(duì)不同的運(yùn)行方式的研究，建立管道機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模型，如圖4所示。

圖4 管道機(jī)器人運(yùn)動(dòng)模型

模型中對(duì)應(yīng)的參數(shù)設(shè)定：

中心距離：lAB=298mm；

兩輪軸心距：S=270mm；

輪半徑：R0=125mm。

設(shè)輪A的速度為v1，B輪的速度為v2，C輪的速度為v3，D輪的速度為v4，輪到B輪的中點(diǎn)點(diǎn)速度為v01，角速度為W01；C輪到D輪的中點(diǎn)Q2點(diǎn)速度為V02，角速度為W02。

2.2 管道機(jī)器人來兩側(cè)同向差速轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)分析

當(dāng)管道機(jī)器人轉(zhuǎn)彎過程中，所經(jīng)過的彎道可以近似看成一個(gè)角度在0＜￡＜90的四分之一圓弧，當(dāng)機(jī)器人進(jìn)行轉(zhuǎn)彎時(shí)，只需要利用計(jì)算兩個(gè)輪子距離圓弧原點(diǎn)的弧線比，進(jìn)而可以推算出兩輪的速度比[8]。

設(shè)前排鏈得當(dāng)兩個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊的運(yùn)動(dòng)方向與X軸夾角為θ，管道機(jī)器人的中軸線距離管道轉(zhuǎn)彎原點(diǎn)的半徑為R。從第一排的驅(qū)動(dòng)模塊開始轉(zhuǎn)彎時(shí)計(jì)時(shí)，經(jīng)過時(shí)間T1，驅(qū)動(dòng)模塊轉(zhuǎn)過角度為θ，圖5中所示，則A輪走過弧長(zhǎng)B輪走過弧長(zhǎng)為可以得出A輪和B輪走過的弧長(zhǎng)差：

圖5 管道機(jī)器人運(yùn)動(dòng)分析

根據(jù)式(1)，可以推斷出管道機(jī)器人運(yùn)動(dòng)角度θ和時(shí)間t的關(guān)系：

由此可以得出：管道機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)角度，和運(yùn)動(dòng)的時(shí)間存在線性關(guān)系。同時(shí)根據(jù)運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，存在某一時(shí)刻，管道機(jī)器人整體都會(huì)在彎道內(nèi)。機(jī)器人所運(yùn)動(dòng)的圓弧圓心和機(jī)器人中軸線的的連線剛好垂直于自身的中軸線，在該條件下，機(jī)器人中軸線長(zhǎng)度已知，運(yùn)動(dòng)角度已知，很容易可以進(jìn)一步推算出機(jī)器人內(nèi)外圈車輪的運(yùn)動(dòng)軌跡之間的線性關(guān)系。

如圖6所示，當(dāng)管道機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到彎道中心處是，建立力學(xué)模型，在△FHQ2里做彎道圓心F到管道機(jī)器人中心軸線的連接線，進(jìn)而推算出管道機(jī)器人可以接受的最小彎道半徑：由于管道機(jī)器人做經(jīng)過的彎道角度都在0＜￡＜90之間，進(jìn)而得出即管道機(jī)器人的轉(zhuǎn)彎半徑和機(jī)器人自身的車長(zhǎng)存在關(guān)系，把S=270mm代入里算出Rmin≈191mm即只有彎道半徑在191mm以上，管道機(jī)器人才能完成巡檢。機(jī)器人左右兩側(cè)的速度比為：

圖6 管道機(jī)器人轉(zhuǎn)彎的臨界條件

圖7 管道機(jī)器人轉(zhuǎn)彎臨界的運(yùn)動(dòng)模型簡(jiǎn)圖

即兩邊的速度比接近于6:1時(shí)，機(jī)器人可以順利轉(zhuǎn)彎。

2.3 管道機(jī)器人兩側(cè)反向速度變化運(yùn)動(dòng)分析

分析完管道機(jī)器人兩輪同向轉(zhuǎn)彎的情況，我們需要再次分析機(jī)器人的反向轉(zhuǎn)彎所出現(xiàn)的情況：

在管道機(jī)器人運(yùn)動(dòng)速度相反的情況下：

1）兩側(cè)輪子速度絕對(duì)值相同；

2）兩輪速度的絕對(duì)值不同。

當(dāng)1）的條件滿足時(shí)，如圖8所示。

圖8 管道機(jī)器人兩側(cè)反向同速

當(dāng)機(jī)器人的當(dāng)兩側(cè)輪子速度絕對(duì)值相同，方向相反時(shí)，機(jī)器人的整體會(huì)以給定速度做原地旋轉(zhuǎn)，其運(yùn)動(dòng)軌跡是以機(jī)器人兩軸中線的連線的中點(diǎn)為圓心，以圓心到車輪中心的距離為半徑的一個(gè)圓。根據(jù)三角形勾股定理a2+b2=c2得機(jī)器人原地旋轉(zhuǎn)的運(yùn)動(dòng)半徑為：

即此時(shí)機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)半徑為201mm，所需要的運(yùn)動(dòng)空間至少長(zhǎng)度和寬度都在機(jī)器人的可轉(zhuǎn)動(dòng)半徑之外才能滿足機(jī)器人的基本運(yùn)動(dòng)條件。

當(dāng)2）的條件滿足時(shí)，如圖9所示。

圖9 管道機(jī)器人兩側(cè)反向不同速

當(dāng)兩輪速度的絕對(duì)值不同，方向相反，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡會(huì)出現(xiàn)變化，但是還是會(huì)出現(xiàn)局部的圓周運(yùn)動(dòng)，當(dāng)兩側(cè)的速度出現(xiàn)不等的情況，機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)軌跡的就會(huì)逐漸向偏向速度較小的一側(cè)，但是總會(huì)固定在機(jī)器人兩軸軸心連線的中垂線上。如圖10所示。

圖10 管道機(jī)器人運(yùn)動(dòng)軌跡圖

設(shè)機(jī)器人原地旋轉(zhuǎn)的軌跡圓周直徑為D1，機(jī)器人速度的絕對(duì)值不同，方向相反時(shí)，速度相對(duì)大的一側(cè)軌跡的圓心半徑為RL，速度相對(duì)大的一側(cè)軌跡的圓心半徑為RR，當(dāng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)，總會(huì)有：

2.4 管道機(jī)器人單側(cè)單向單速運(yùn)動(dòng)分析

在上述兩輪反向變速的運(yùn)動(dòng)的情況中，如果機(jī)器人的兩側(cè)速度相對(duì)差越來越大時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)一個(gè)情況極限情況，即輪子的速度相對(duì)較小的一側(cè)速度會(huì)下降到0（運(yùn)動(dòng)的最小速度），而另一側(cè)速度達(dá)到最大（運(yùn)動(dòng)的最大速度）[9]。

如圖11所示，此時(shí)的機(jī)器人只有一側(cè)提供動(dòng)力。就是整個(gè)機(jī)器人只有一個(gè)電機(jī)在提供單側(cè)動(dòng)力，分析管道機(jī)器人所受到的滑動(dòng)摩擦力來計(jì)算機(jī)器人轉(zhuǎn)彎時(shí)需要的最小負(fù)載。

圖11 管道機(jī)器人轉(zhuǎn)彎時(shí)僅單側(cè)轉(zhuǎn)動(dòng)

式(6)中，m：車的質(zhì)量；

u：滾動(dòng)摩擦系數(shù)；

f：滾動(dòng)摩擦力；

R0：車的輪子半徑。

表1所示，當(dāng)機(jī)器人處在風(fēng)管時(shí)，滑動(dòng)阻力約為：0.15～0.3（具體情況看管道內(nèi)的實(shí)際環(huán)境）。

表1 不同環(huán)境下的車輪的摩擦力

對(duì)于上述情況，此時(shí)的機(jī)器人所能運(yùn)行的彎道半徑相對(duì)于兩側(cè)差速轉(zhuǎn)動(dòng)的情況有了很大的改變：

如圖11所示，當(dāng)機(jī)器人轉(zhuǎn)彎時(shí)，圓心出于內(nèi)側(cè)兩輪中點(diǎn)連線的中心，此時(shí)圓心和輪間距、運(yùn)動(dòng)軌跡半徑構(gòu)成三角形們根據(jù)勾股定理可求得：

同時(shí)由于單側(cè)轉(zhuǎn)彎時(shí)有一側(cè)一定是抱死的，所以在機(jī)器人轉(zhuǎn)彎時(shí)會(huì)出現(xiàn)一定的不可旋轉(zhuǎn)角度，進(jìn)而可以求得管道機(jī)器人可以轉(zhuǎn)動(dòng)的最大角度：

如表2所示：機(jī)器人的角度θ≈24°～25°，2θ≈48°～50°，于是可以得出機(jī)器人可轉(zhuǎn)動(dòng)的角度為：

表2 tan角度對(duì)應(yīng)圖表

表2 （續(xù)）

3 管道機(jī)器人實(shí)物模型與實(shí)際運(yùn)動(dòng)分析

在機(jī)器人的實(shí)際設(shè)計(jì)中，控制流程如圖12所示，實(shí)際安裝中，PLC和電機(jī)控制板都屬于占空間較大的模塊，所以在設(shè)計(jì)中把PLC搭建在機(jī)器人外側(cè)，通過過電纜傳輸信號(hào)。

圖12 PLC的控制流程圖

3.1 理想測(cè)試環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)分析

在模型的基礎(chǔ)上，我們得到了一些理想化的數(shù)據(jù)，為了驗(yàn)證管道機(jī)器人在實(shí)際工況下的運(yùn)轉(zhuǎn)是否和理想化的設(shè)想相互偏差，我們制造出如所示的管道機(jī)器人的實(shí)物搭建并進(jìn)行了測(cè)試場(chǎng)地的模擬運(yùn)行。如圖13所示。

圖13 管道機(jī)器人實(shí)物模型的搭建

在裝配的過程中，由于機(jī)器人獨(dú)特的傳動(dòng)機(jī)制，對(duì)于電機(jī)-傳動(dòng)軸-輪心三者的同軸度要求很高。除了要保證足夠的空間外，要求機(jī)器人的法蘭和底盤有足夠的強(qiáng)度支撐。

在控制方法上采用PLC的模擬量控制電機(jī)，控制端的電壓輸出為0～5V，對(duì)應(yīng)電機(jī)的0～2000r/min，轉(zhuǎn)速與電壓成正比的關(guān)系，如圖14所示，在實(shí)際測(cè)試的時(shí)候，輸出電壓與電機(jī)轉(zhuǎn)速的關(guān)系會(huì)受到環(huán)境或者自身原因的影響，從僅在一定區(qū)間內(nèi)符合線性規(guī)律。

圖14 管道機(jī)器人實(shí)際工作電壓-轉(zhuǎn)速的關(guān)系

如圖15所示，當(dāng)機(jī)器人在管道內(nèi)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，機(jī)器人四個(gè)輪子采用平底輪，速度保持一致，在勻速運(yùn)動(dòng)的情況下，機(jī)器人的輪心速度與質(zhì)心速度保持一致。

圖15 管道機(jī)器人現(xiàn)場(chǎng)圖運(yùn)行圖-直行

如圖16所示，在管道機(jī)器人在電壓穩(wěn)定范圍內(nèi)運(yùn)行時(shí)，速度也相對(duì)穩(wěn)定，管道車輪心速度和質(zhì)心速度呈線性關(guān)系。

圖16 管道機(jī)器人直行時(shí)速度-質(zhì)心速度的關(guān)系

在進(jìn)行差速轉(zhuǎn)彎時(shí)，當(dāng)左右側(cè)電機(jī)的差速比按照比例值6:1設(shè)定速度時(shí)，由于機(jī)器人自身的構(gòu)建和所處環(huán)境[10]，如圖17、圖18所示，在濕滑工況下，管道機(jī)器人的實(shí)際速度比會(huì)更大一些，才能滿足最低的轉(zhuǎn)彎半徑。在圖19、圖20中可以看出機(jī)器人左右轉(zhuǎn)彎時(shí)，受到場(chǎng)地環(huán)境和自身?xiàng)l件的影響，機(jī)器人輪心速度與質(zhì)心速度在運(yùn)動(dòng)中多少會(huì)存在偏差，但總體保持線性關(guān)系。在現(xiàn)在基礎(chǔ)上添加對(duì)應(yīng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)就可以降低偏差，使運(yùn)行效果更加穩(wěn)定。

圖17 管道機(jī)器人差速運(yùn)動(dòng)-右輪

圖18 管道機(jī)器差速運(yùn)動(dòng)-左輪

圖19 管道機(jī)器人差速運(yùn)動(dòng)時(shí)右側(cè)輪心速度-質(zhì)心速度關(guān)系

圖20 管道機(jī)器差速運(yùn)動(dòng)時(shí)左側(cè)輪心速度-質(zhì)心速度關(guān)系

3.2 實(shí)際工業(yè)環(huán)境下的運(yùn)動(dòng)分析

在上述的場(chǎng)內(nèi)實(shí)驗(yàn)中，有些數(shù)據(jù)并不能很準(zhǔn)確的得到，于是我們進(jìn)行了更為精確地實(shí)驗(yàn)，將管道機(jī)器人放置到出于工業(yè)環(huán)境的下的下水道，根據(jù)實(shí)際的運(yùn)行情況找出機(jī)器人所存在的潛在問題，如圖21所示，為實(shí)際情況下的工業(yè)排污下水道。

圖21 工業(yè)排污下水道實(shí)況

由于實(shí)際場(chǎng)地的地面應(yīng)工業(yè)安全的要求，所以實(shí)際場(chǎng)地的地面會(huì)做絕緣處理，即地面會(huì)有油漆類的保護(hù)膜，在一定程度上大大降低了運(yùn)動(dòng)的摩擦力，外加機(jī)器人自身的同向傳動(dòng)的機(jī)械設(shè)計(jì)，所造成的的結(jié)果就是機(jī)器人需要提供比測(cè)試時(shí)地更大的動(dòng)力才能達(dá)到應(yīng)有的轉(zhuǎn)向角度，如圖22、圖23所示。

圖22 實(shí)際場(chǎng)地測(cè)試—計(jì)算速度比

在之前的機(jī)器人運(yùn)動(dòng)姿態(tài)的計(jì)算中，我們得知在機(jī)器人所有轉(zhuǎn)彎情況里，同向的差速轉(zhuǎn)彎是效果是最好的，也是最短路徑，在實(shí)際場(chǎng)地中，按照原定計(jì)算的理想速度比，左右輪速保持在6:1時(shí)，管道機(jī)器人轉(zhuǎn)彎半徑相對(duì)于其它轉(zhuǎn)彎方式確實(shí)是最短的，但是當(dāng)機(jī)器人在同一起點(diǎn)出發(fā)，由于實(shí)際環(huán)境的不確定性，我們團(tuán)隊(duì)提出了更深層次的思考：由于實(shí)際環(huán)境更加復(fù)雜，是否有比之前所計(jì)算更適合的速度比，于是我們?cè)诂F(xiàn)有的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了如圖23所示的進(jìn)行一步驗(yàn)證：

圖23 實(shí)際場(chǎng)地測(cè)試—實(shí)際速度比

在驗(yàn)證實(shí)驗(yàn)中，在原有基礎(chǔ)上，在原有基礎(chǔ)速度比6:1的情況下，依次增大或者減少機(jī)器人兩輪之間的速度比，記錄數(shù)據(jù)，得到最短運(yùn)動(dòng)半徑下的速度比值：

如圖24所示，在原定計(jì)算中機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)速度比對(duì)其運(yùn)動(dòng)半徑會(huì)存在一定的線性關(guān)系，以（6:1）作為中線，兩邊的速度隨著速度比的遞增或者遞減，會(huì)存在一定的線性對(duì)稱。

圖24 理想速度比-運(yùn)動(dòng)半徑

在實(shí)際工況環(huán)境下，隨著測(cè)試數(shù)據(jù)的記錄和分析，得到如圖25所示的實(shí)際運(yùn)動(dòng)速度比-運(yùn)動(dòng)半徑，由圖可見，原來的曲線焦點(diǎn)，由6:1增加到10:1，驗(yàn)證了之前提出的環(huán)境影響速度的猜想，但是在曲線6:1處，會(huì)存在一定的數(shù)據(jù)不符合，分析原因，是由于地面工況在某一運(yùn)動(dòng)時(shí)刻，達(dá)到理想計(jì)算的要求條件，會(huì)出現(xiàn)暫時(shí)的運(yùn)動(dòng)半徑與前一時(shí)刻不成線性的情況，但總體運(yùn)動(dòng)半徑還是會(huì)小于曲線最低點(diǎn)。

圖25 實(shí)際速度比-運(yùn)動(dòng)半徑

在實(shí)際運(yùn)行速度比10:1的情況下，管道機(jī)器人需要提供比之前更大的能耗來支持車體的運(yùn)轉(zhuǎn)，對(duì)于機(jī)器人自身而言，加快了相關(guān)零部件的磨損，減少機(jī)器人的實(shí)際運(yùn)作壽命，在后面的調(diào)試中應(yīng)該做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整來減緩能耗帶來的損傷。

4 結(jié)語

雙驅(qū)四輪式管道移動(dòng)機(jī)器人根據(jù)建立了完整的三維運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、平面運(yùn)動(dòng)學(xué)模型、以及摩擦力模型，通過實(shí)物對(duì)三種轉(zhuǎn)向算法的驗(yàn)證，通過速度的調(diào)節(jié)可在不同的環(huán)境下轉(zhuǎn)向與計(jì)算一致，通過PLC程序的切換控制，使管道機(jī)器人適用于不同的環(huán)境。經(jīng)過研究，管道機(jī)器人轉(zhuǎn)向得到精準(zhǔn)提高，通過實(shí)踐證明，算法可行性強(qiáng)。

基于PLC和模擬量模塊控制的雙驅(qū)管道機(jī)器人其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，傳送效率高，制造簡(jiǎn)單，具備在復(fù)雜和惡劣環(huán)境下工作的能力，在東風(fēng)日產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)有限公司的風(fēng)管中進(jìn)行測(cè)試，可有效地進(jìn)行巡檢，另外由于其負(fù)載能力強(qiáng)，示來可加裝排障機(jī)構(gòu)，使其功能更加多樣，未來市場(chǎng)前景較好。