胡啸 史继新

【摘 要】针对核电站中管道内部检修的需要，开发了一种可在竖直管道内爬行的管道检查机器人。机器人在检查时需携带摄像头以及小型抓取工具并拖拽长距离控制电缆，对机器人的负载能力要求较高;在空间尺寸受限的情况下，无法单纯通过选用大功率电机来增大机器人的负载能力，为此，需要对机器人的本体进行轻量化处理。本文以机器人本体中占重比高的关键零件——中心电机罩为轻量化对象，分析其受力情况;利用ANSYS Workbench软件，通过DOE实验设计法对其进行轻量化设计，在满足安全系数要求的前提下有效的减轻了中心电机罩的质量，依据此方法同理可将管道机器人上其他零件进行轻量化处理。

【关键词】管道机器人;ANSYS Workbench;DOE;轻量化

中图分类号： TH112 文献标识码： A文章编号： 2095-2457（2019）07-0001-004

DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2019.07.001

【Abstract】A pipeline inspection robot that can crawl in vertical pipelines has been developed for the internal maintenance of pipelines in nuclear power plants. The robot needs to carry the camera and the small grasping tool and drag the long-distance control cable during the inspection， which requires high load capacity of the robot; in the case of limited space， it is impossible to increase the robot by simply selecting a high-power motor. Load capacity， for which it is necessary to lighten the body of the robot. In this paper， the key part of the robot body with high weight-to-weight ratio， the central motor cover， is used as a lightweight object to analyze its force. The ANSYS Workbench software is used to design lightweight design by DOE experimental design method to meet the safety factor requirements. Under the premise of effectively reducing the quality of the central motor cover， according to this method， other parts of the pipeline robot can be lightly processed.

【Key words】Pipeline robot; ANSYS Workbench; DOE; Lightweight

0 引言

随着核电站运行时间的增长，需要对一些连接关键设备的管道进行内部情况检查，管道的走向各不相同，有的倾斜幅度较大，有的甚至是竖直走向。目前比较有效的方法是通过管道爬行机器人携带检查工具沿管道内壁爬行，对管道进行检查。开发的管道机器人具有变径机构，三个独立驱动模块呈120度环形均匀分布在车身主体周围，这样的机械结构设计可以实现机器人在管道内壁竖直爬升的需求。在管道机器人研制方面，韩国汉城汉阳大学研制的双模块协作管道检测机器人[1]和Jong-hoon Kim等人研制全自动管道检查机器人[2]均具有管道竖直爬升功能。……