谭新杰

（黑龙江科技大学 机械工程学院，黑龙江 哈尔滨 150022）

0 引言

当今时代，随着机器人技术的快速发展，各种功能的机器人相继问世，正在慢慢地改变人类的生活［1］。而管外爬行机器人作为整个机器人产业的一部分，在石化、电气、管道维修等方面被广泛应用，尤其是它在高空作业中所发挥的巨大优势，近些年来备受人们的关注。迄今为止，绝大部分管道的巡检与维修工作还是由工人来承担，这些管道所在环境大多十分恶劣，不仅工人的工作效率低下，而且有些管道内存在有毒有害物质或在高空中，极易对工人生命安全造成威胁［2］。所以对管外爬行机器人进行相关设计研究，让机器人代替工人在管道外进行一些重复性和危险的工作，不仅可以使工人摆脱危险的工作环境，也可以使节省相关成本，提升工作效率［3］。本文旨在设计一种新颖、结构简单、经济适用的管外爬行机器人，为保证机构运行效果良好，首先对机器人相关主要结构进行设计分析，接着对其主要受力和运动结构进行静力学分析和模态分析。

1 爬管机器人结构设计分析

管外爬行机器人想要在管外进行行走，不仅自身结构需要形成一个封闭的力学空间，而且在结构中需要有驱动机构［4］。本文所探究的管外爬行机器人，运动部分整体采用剪刀型驱动轮式机构设计。管外爬行机器人运动部分三维图如图1所示。上下两个夹紧杆与内侧电机驱动的V型轮相互配合，利用机器人自身重力完成对管壁地抱紧，电机带动V型轮转动来实现机器人的往复运动。……