吴立波

(邯郸职业技术学院 机电工程系，河北 邯郸 056001)

引言

管路机器人普遍应用在各种危险的工作环境中代替人工作业，极大降低了人工检测的风险和作业成本。近些年，出现了很多管路内机器人，搭载相应的设备，实现管内壁面的清洗、探伤、管路敷设、油漆等多种功能，极大减少了人工，提高了管路作业效率。如，全气动管路检测机器人，实现了在不同直径管路的撑壁行走[1]；自适应移动机构的管内探查机器人，能够在管路直径改变时，自动地改变行走方式，提高越障能力[2]；三轴差速式管路机器人，可适应转弯结构处的运动[3]等。但管路外作业与管路内作业在技术实现上有着很大的不同，需要更好的附着力确保作业的可靠性。对于大直径管路，多采用吸附方式。对于小直径管路，多采用抱夹攀爬形式，技术上实现难度较高，造成推广较难。

近些年，开展了很多相关的攀爬机器人研究，目前研究比较多的有爬绳机器人[4-6]、爬杆机器人[7-10]、爬壁机器人[11-12]等，管路外攀爬应用场合要求更复杂，难度更大。

根据河北省某市政部门提供的技术要求，以DN63的管路为攀爬对象，该管在自来水、天然气、电力等行业应用广泛。本研究提出了气动仿生蜈蚣的攀爬策略，借助Pro/E进行虚拟样机设计和分析，分析了脚趾应力应变和载荷向量，并进行优化设计，最后通过实验测试，验证了本研究提出的方法在外管道侦测勘察应用上的可行性。

1 机器人结构设计

多足结构是很多爬行机器人采用的通用结构，可有效提高爬行的效率和稳定性。……