杜怡君，徐 超，马银涛，赵世平

（四川大学制造科学与工程学院，四川 成都 610065）

1 引言

油气管道是重要的能源传输载体，因长期受到内部介质腐蚀及西南地区潮湿气候的影响，管道内部情况十分复杂，须定期检修保障油气安全运输；人工开挖成本高且效率低，因此研制出适用于油气管道内部检测的管道机器人，对保障安全的生产生活环境具有十分重要的意义[1]。

德国的IBAK 系列机器人能够进入（5～220）cm 直径范围的管道内部进行检测，根据需求配置不同的传感装置，但不能在竖直管道内工作，拖缆工作给运动灵活性带来极大限制[2]。内蒙古工业大学研制的可变径轮式管道检测机器人，能够在（90～160）mm的管道内行走，但变径结构缺乏柔性，不能适应管道内复杂变化[3]。印度NITTTR 学院研制的螺旋驱动型轮式管道机器人能够在竖直管道工作，行进速度可以通过调整转子轮的倾斜角度改变[4]。日本神奈川大学研发的管道机器人具有很强的管道适应性，能够利用连接单元将多个机器人组成一个系统，工作于各种复杂管道中[5]。

针对内径范围为（500～600）mm 的油气管道，设计研制了一种具有柔性变径结构的管道检测机器人，能够在各种角度（0～90）°的管道中平稳行走，在ADAMS 环境下分析了机器人在管道中的行走状态，结合无线通讯技术和MEMS 陀螺仪实现管内控制和定位。

2 管道机器人系统介绍

2.1 机械结构

机械结构是管道检测机器人的核心，也是机器人进入管内作业的前提与关键，管道机器人的三维机械结构，如图1 所示。……