邓 蕊，王亚慧，邢利辉，侯坤昊

(北京建筑大学 电气与信息工程学院，北京 100044) E-mail：18833633026@163.com

1 引 言

管道运输凭借方便快捷、运输量大、成本低等优点，在燃气输配等领域有着至关重要的作用.然而大量的管道在投入运营后，长期受到运输介质、外部环境的腐蚀以及外力的冲击等影响，很可能出现管道裂纹、泄露、截留面积减小等.所以就需要定期对管道进行检查、维护和清洁保养[1].由于管道多是深埋地下且大多输送介质是对人体有害的，使得工作人员无法直接对管道进行检测和维修.

基于此，业内的研究人员提出了利用机器人替代人对管道进行日常维护和检测的新思路[2，3].经过近些年的研究发展，目前用于管道探测的机器人主要有轮式[4]和履带式机器人[5].但这两类机器人仅适应于大直径水平管道的检测，对于小直径以及垂直管道却无能为力了.针对此背景，我们提出并研制了一种用于管道内部检测的蛇形机器人，适用于200～500mm的管径.该蛇形机器人在管道中以行波或螺旋的多步态方式运动，能适应各种管道不同的管径要求，利用其在管道内灵活运动的特点进行管道检测，对可能出现的安全隐患进行排查.

2 蛇形机器人机械结构的设计

由于管道具有不同的管径和材料特性，且内部空间狭小、复杂，所以蛇形机器人需具备轻量、小型、灵活运动等特性[6].其样机采取关节模块化的设计，根据不同直径的管道灵活地增减模块数量来实现重组[7，8]；关节之间使用轻质铝合金部件进行连接，选用RDS3115大扭矩舵机来保证运动时有足够的动力；……