1、管道作為一種經(jīng)濟、高效和安全的物料輸送手段一直被人們所關(guān)注，為提高管道壽命，預(yù)防管道老化、腐蝕、斷裂等問題的發(fā)生，管道機器人作為滿足高效準確的故障診斷、檢測及維修手段應(yīng)運而生，其廣泛地應(yīng)用于管道缺陷探傷、防腐涂層檢測及涂敷、管內(nèi)異物識別及清除、管內(nèi)加工等諸多領(lǐng)域。隨著科學(xué)技術(shù)水平不斷提高，管道機器人的應(yīng)用范圍要求越來越廣，但現(xiàn)有的管道機器人系統(tǒng)僅能適應(yīng)有限作業(yè)范圍，因此管道機器人的大范圍應(yīng)用推廣受到一定限制。所以，如何提高管道機器人的管

2、道環(huán)境適應(yīng)能力、驅(qū)動效率及機動靈活性，成為專家和學(xué)者研究的重點。
　　本文結(jié)合國家“863”計劃課題“三軸差動式管道機器人自適應(yīng)驅(qū)動技術(shù)研究”項目（編號為2006AA04Z236）、教育部科學(xué)技術(shù)研究重點課題“機械自適應(yīng)管道機器人移動載體的虛擬樣機技術(shù)研究”項目（編號為204040）和吉林省杰出青年科學(xué)研究基金資助項目“經(jīng)濟性多功能管道機器人實用化技術(shù)研究”（編號為20040107），對管道機器人的機械自適應(yīng)技術(shù)進行了分析與研究，

3、并研制了機械自適應(yīng)管道機器人實物樣機。
　　機械自適應(yīng)管道機器人采用一種新型的傳動機構(gòu)——三軸差速機構(gòu)構(gòu)成中央差速單元，實現(xiàn)了管道機器人對管徑變化和彎管環(huán)境的自動適應(yīng)性能，提高了機器人在不規(guī)則管中的行走能力。采用徑向輻射輪式支撐，利用平行四邊形機構(gòu)組成機器人的行走單元，六個驅(qū)動輪分別安裝在三個平行四邊形支架的兩端，三個平行四邊形支架呈周向120°分布。利用絲杠螺母副和彈簧聯(lián)合構(gòu)成力封閉機構(gòu)，提高了機器人對管徑變化的適應(yīng)能力并實現(xiàn)了

4、機器人的主動解卡功能。
　　以三軸差速輪系為研究對象，深入地研究了三軸差速技術(shù)，建立了三軸差速輪系輸入軸與三輸出軸之間的力矩傳遞關(guān)系，繪制了彎管環(huán)境約束下三軸差速輪系內(nèi)部的功率流向圖，推導(dǎo)了三軸差速輪系的傳遞效率計算公式。以徑向輻射輪式管道機器人為研究對象，對其拖動力、封閉力等進行了理論研究，建立了徑向輻射輪式管道機器人的作業(yè)姿態(tài)角與重力產(chǎn)生的封閉力之間的關(guān)系和拖動力與預(yù)緊力及作業(yè)姿態(tài)角之間的力學(xué)關(guān)系模型。
　　利用三維設(shè)計

5、軟件Pro/E和虛擬樣機設(shè)計軟件ADAMS建立了三軸差速輪系的數(shù)字化模型，并進行了運動仿真分析，驗證了該輪系的差動功能及結(jié)構(gòu)的空間對稱性；同時建立了機械自適應(yīng)管道機器人的數(shù)字化模型，并進行了運動仿真分析，驗證了應(yīng)用三軸差速輪系的管道機器人具有較強的彎管適應(yīng)能力及管內(nèi)運動的穩(wěn)定性。
　　最后，對機械自適應(yīng)管道機器人進行了結(jié)構(gòu)設(shè)計，加工出原理樣機，并進行了拖動力實驗和彎管通過性實驗，驗證了應(yīng)用三軸差速輪系的管道機器人具有較強的驅(qū)動能力