管道機器人研究的國內外文獻綜述管道機器人是一種可以在管道內部運動，通過遠程控制，安裝傳感器、檢修裝置、攝像頭等裝置。在管道內進行作業(yè)。是新型的機電一體化裝置，其操縱靈活、準確，適用于復雜的環(huán)境內[2]。對于不同的驅動形式，可以分成以下八種類型。第一種是流動式機器人，它沒有驅動裝置，是典型的被動式機器人[14]。只能隨著管內流體的流動從而進行運動，但不需要消耗能源，可適用于很多場合。第二種是輪式機器人，這一類機器人應用最為廣泛，在各種管道檢測工作中都有此類管道機器人的身影。第三種是履帶式機器人，用履帶代替輪子，增大了機器人與管壁間的摩擦，使行進更加平穩(wěn)，對于泥濘的管道有更好的適應性。第四種是腹壁式機器人，可伸縮機器人的部分結構，通過軸向尺寸的改變，讓機器人貼緊管道，使機器人行進運動較為平穩(wěn)。第五種是行走式機器人，它驅動方式較為不同，足狀結構驅動，但是這類機器人需要大量驅動裝置，并且難以控制[13]，因此在實際生產中應用較少，也不夠穩(wěn)定。第六種是蠕動式機器人，這類機器人以蠕動的方式前進；第七種是螺旋驅動式，機器人通過驅動機構旋轉前進；第八種是蛇型機器人[9]。這些不同的管道機器人可以完成大量的管道內工作，主要包括有：1.在管道內的質量檢測和在使用過程中對表面腐蝕、破損等問題的診斷[3]。2.在復雜工況下管道清掃、焊接等問題的維護與修復。如圖1.2所示：圖1.2常見管道機器人結構分類Figure1.2Structureclassificationofcommonpipelinerobots1.2.1國外管道機器人研究的技術現狀在國外對于管道機器人研制工作起步較早，在上個世紀就已開始。由于當時的計算機技術的發(fā)展迅速，國外取得了大量的研究成果：早在1978年，法國學者就提出輪腿式管道機器人的行走機構模型。[10]為后來管道機器人的研制工作打下基礎。日本東芝公司研制出了世界上第一個能在半徑為12.5mm的微型管道工作的機器人，此類機器人長度為110mm，外徑為23mm，重量非常輕僅達到16克，在管道內的行進速度為6mm/s[4]。此機器人是用一個驅動行星輪機構完成運動，行星輪由行星減速齒輪與渦輪組成，使之能緊貼著管道內壁運動，連接處由橡皮管連接，確保了彎管的通過性。通過遠程遙控控制機器人在管內的運動，在管道機器人上同時裝有CCD攝像機與FMA機械手，確保所需的工作可以完成。圖1.3微型管道機器人Figure1.3Micropiperobot德國一直是世界上的工業(yè)大國，在2000年德國學者成功研制出了多關節(jié)管道機器人系統(tǒng)：MAKRO[5]。此機器人是由6個機械單元組成，每個機械機構之間由3個電動機驅動，使此管道機器人可以完成行進與轉彎等功能，并通過較為復雜的管道工況下。該機器人一共長度為2m，質量約為50kg，采用的是無纜式的遠端控制。可以適用于管道口徑為300-600mm的管道。此機器人的功能較多，可以內置攝像頭等系統(tǒng)，從而獲得優(yōu)秀的檢測信息。此類的管道機器人有較多的功能，多適用于中型管道，但突破性依舊不足。如下圖所示圖1.4多節(jié)式管道檢測機器人Figure1.4Multisectionpipeinspectionrobot1.2.2國內管道機器人研究的技術現狀在我國，雖然機器人技術起步較晚，但在近幾十年內，國家對于此方面工作愈加重視，管道機器人研制工作取得了顯著的進展。在國內專家在多年內的努力下，我國管道機器人逐漸發(fā)展成熟，并且也可以初步應用于實際工況下，在清理、檢測、修補等工作中發(fā)揮了其特有的作用，對于不同功用的管道內，機器人的使用都較為廣泛。北京信息科技大學開發(fā)出一種輪腿配合式管道機器人，同時結合輪式和腿式的優(yōu)點。[6]在管道內部較為平整時，為了使機器人有更好的驅動力，選擇輪式運動，讓機器人在管道內作業(yè)更加快速、有效，實現前進、后退、停止、轉向等功能。在管道內有障礙時，采用腿部機構，使用一定規(guī)律的凸輪機構保證運動穩(wěn)定。[11]對于不同管道而使用不同的驅動方式，可以提高管道的適應性，和通過障礙的能力，以保證功能的實現。圖1.5輪腿式管道機器人Figure1.5Wheelleggedpipelinerobot上海巖聯工程技術有限公司自主研發(fā)生產一套管道機器人檢測系統(tǒng)，其主要用于城鎮(zhèn)內排水管道內部狀況的實時檢測，由于其檢測系統(tǒng)尤其高清細膩，因此被稱為管道CCTV檢測。這是一套集機械化與智能化為一體的設備，由于檢測裝置的高清，可以較完善的記錄管道內各種狀態(tài)。對于管道內部的情況可以進行實時監(jiān)測，記錄，圖像抓拍及存儲等操作，大大降低了人工成本和時間成本。從而不需要進入管內即可實時監(jiān)控管道內部狀況[7]。2019年在美國舉行的第420屆國際環(huán)保水處理展覽會上，我國的X5-H系列管道CCTV檢測機器人以其高效、小巧、輕便、高清等優(yōu)勢吸引了吸引了眾多媒體、參觀者的目光[12]。此機器人的可控點位修復系統(tǒng)是管道檢測機器人的一項重大突破。此結構可以根據管徑的不同，選擇相對應的氣囊，在短短的8分鐘內精準修復管道內破損位置，修復速度快，效率高。在此次展會中，我國在眾多設備和技術中嶄露頭角。取其精華，去其糟粕，推動了中國管道機器人領域的創(chuàng)新與活力。圖1.6管道檢測機器人Figure1.6Gaspipelineinspectionrobot參考文獻狄彥,帥健,王曉霖,石磊.《油氣管道事故原因分析及分類方法研究》[J].《中國安全科學學報(2013)(07):4-6.陳松,李天劍,王會香,劉相權.《排水管道機器人綜述》[J].《機器人技術與應用》（2014）(01)52-54李旻.《細小工業(yè)管道管外機器人系統(tǒng)》[J].《管道技術與設備》（2003）(03):5-8《日本東芝公司的管道機器人》[J].《機器人技術與應用》（1998）(03):20-24薛勇.《基于可控鎖止機構的伸縮式微管道機器人研究》《中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數據庫》（2010）(02):17-24王毅.《螺旋輪式驅動管道檢測機器人控制系統(tǒng)研究與實現》《中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數據庫》（2016）(04):35-44鄭啟炳.《CCTV長距離檢測在污水壓力管中的應用與思考》《城市勘測》（2018）(S1):30-38費振佳.《履帶式管道機器人設計及仿真研究》[J].中國優(yōu)秀碩士學位論文全文數據庫》（2016）（2016）(02):15-24鄧宗全，陳明.常力封閉管內行走機器人機構類型研究[M].機器人，1991,13(6):53~58。汪勁松，白紹平,張伯鵬.微小型移動機器人移動方式的研究[J].機器人.1993,15(2):55-58StreflingPC,HellumAMandMukherjeeR.Modeling,simulation,andperformanceofasynergisticallypro-pelledichthyoid.IEEE-ASMETMechatron2012;17:36–45.ShuklaAandKarkiH.Applicationofroboticsinonshoreoilandgasindustry:areviewpartI.RobotAutonSyst2016;75:490–507.哈里特賈·南迪密什·基米爾維拉·古德郁振山《油氣管道泄漏檢測的現狀與未來》[J].《現代職業(yè)安全》（2019）(04):08-21張延恒，馮文龍.《柔性