杨雄 闫宏伟 侯相荣 王璐 李鹏程 魏秀业

(中北大学机械工程学院)

0 引 言

管道已成为能源输送、生活供水和生产化工等领域的主要运输方式[1-4]。但是，随着使用时间的延长，管道会由于运输物质的腐蚀、自身材料的老化以及施工质量等原因，出现泄漏或破损等情况，这会给国家带来不可估量的经济损失，造成环境污染，甚至严重威胁人类生活安全，所以对管道进行检测很有必要[5-7]。

现有管道检测技术多为人工检测，例如人工实地检测法和量泥斗法等，但由于环境限制及工作效率低等收效甚微[8-11]。因此，管道检测机器人便应运而生。目前的管道检测机器人以无损检测技术为主，使用管道机器人搭载合适的作业设备可对管道进行检测。但大多数管道检测机器人都只适应直径200 mm及以上的管线，而且尺寸长，过弯性能差，难以在复杂环境下进行检测[12-15]。

针对这种特殊工况，本文研究了一种新型直轮式管道泄漏检测机器人。该机器人采用驱动轮直接驱动，结构简单，输出稳定。改进后的管道检测机器人不仅能在内径160～180 mm的管道中爬行，而且可以在曲率半径450 mm的弯管中完成检测任务。这对管道检测机器人的工程应用具有极其重要的参考价值。

1 机器人结构设计

直轮式管道泄漏检测机器人主要由检测系统、连接系统、驱动系统和后置检测系统等4部分构成，其结构如图1所示。检测系统与驱动系统由舵机连接。检测系统主要起检测、支撑和方向导向等作用，驱动系统给整个机器人提供足够的动力。……