管道机器人的种类详解

管道的重要性不言而喻，作为一种有效的物料输送手段而广泛应用在城市雨污水、天然气输送、工业物料运输、给排水和建筑物等通风系统等领域里。为了提高管道的寿命、防止泄漏等事故的发生，保障管道的正常运作，就必须对管道进行有效的检测维护等，而管道检测机器人作为快捷安全的一种检测方式，越来越多地被应用在管道检测方面。

接下来，本文将重点介绍管道机器人的种类，让大家对它有一个更清楚的认识。

目前国内外已研制出的管道机器人类型很多，按能源供给方式可分为两种：有缆方式和无缆方式。

对于有缆方式供能的管道机器人，主要存在的问题是机器人行走距离远、转弯较多时，线缆与管壁的摩擦力会变得很大，严重影响了机器人作业时的最大行走距离，而且还会带来可靠性等一系列的问题。

而采用无缆方式的能源供给目前有两种方案，一是携带蓄电池，二是携带燃油发电机组，这两种方案除了体积庞大以及增加机器人本体的重量这些共有的缺点外，还有就是所储存的能量毕竟有限，而且受电池质量、充电工艺等因素的影响，因而机器人的行走距离仍然受限制。

管道机器人的驱动源大致有以下几种：微型电机、压电驱动、形状记忆合金（SMA）、气动驱动、磁致伸缩驱动、电磁转换驱动等。

管道机器人按照驱动方式大致可以分为自驱动型管道机器人、流体推动型管道机器人、弹性杆外加推力型管道机器人。

管道机器人按其外型大小可分为大型、普通和微型三种，其中微型管道机器人又可按其电驱动技术种类划分为基于正弦波动驱动的微型管道机器人、基于电磁驱动的管道鱼鳍机器人、直流电机驱动的蛇行机器人、压电元件驱动的微型管道机器人、GMA驱动的微型管道机器人、SMA驱动的蚯蚓蠕动管道机器人。

而如果按行走机构划分，管道机器人可分为以下几种方式：（1）活塞移动式，其原理类似于活塞在汽缸内的运动，即把管道看作汽缸，把具有一定弹性和硬度的PIG看作活塞。在结构上，PIG其后面的流体压力大于前面的压力时，在压差的作用下，PIG克服了管壁与活塞之间的摩擦阻力而向前运动。PIG可以携带各种传感器，一边行走一边用于管道检测。（2）滚轮移动式，利用滚轮驱动式的行走结构，以电机作原动机，为了增加牵引力，一般采用多轮驱动式，由于轮径太小，越障能力有限，而且结构复杂。（3）履带移动式，仿造履带式车辆行走原理，采用带齿轮减速箱的直流伺服电机驱动。（4）足腿移动式，其基本原理是利用足腿推压管壁来支撑机体，利用多腿可以方便地在各种形状的弯管内移动。由撑脚机构、牵引机构和转向机构构成，可在各种类型的管道里移动。（5）蠕动移动式，模仿昆虫在地面上爬行时蠕动前进与后退的动作设计，机构由蠕动丝杠、螺母、前后支撑足及前后封闭弹簧构成。在行走时，分别使左右支撑足上端与管壁接触，下端用滚轮与管壁接触。驱动蠕动丝杠依次左转和右转，使螺母在丝杠上左右移动。（6）螺旋移动式，利用螺旋原理使管外电机推动带有弹性的驱动部件前进，该驱动螺旋部件可以自动越过小的台阶。