随着管系结构在船舶等行业中的广泛使用,它的地位日益突出。由于这类管道长期处于恶劣的海况中,即使经过专门的除锈处理,难免会出现锈迹、裂纹、异物阻塞等问题。然而管道的维修十分困难,主要原因有:I、管道无法正常拆卸维修,或者拆卸成本过高;II、受到管道直径和长度的制约,维修人员无法正常进入管道内部;III、传统的维修方式耗费大量的时间和资金;IV、管道处于危险地域。因此,研究一种能代替人工的管道机器人具有重要的现实意义。针对船用压载管系,本文设计出一种可在坡度较缓或弯曲的管道中运动,并能在管道中进行打磨作业的管道打磨机器人,主要研究内容如下:(1)确定管道打磨机器人总体方案,包括行走方式、打磨装置、轮胎材料和驱动方式,并对管道打磨机器人进行三维建模和绘制二维装配图。(2)针对管道机器人在管道中的移动进行动力学分析,确定驱动力与移动速度的关系,选择合适的驱动电机和减速器;对支撑杆组件进行有限元分析,校核其应力在许用应力之内,确定管道打磨机器人结构设计的合理性。(3)建立坐标系,对管道打磨机器人在直角弯道运动过程进行轨迹方程的搭建,并利用ADAMS软件仿真,验证管道打磨机器人直角弯道的通过性。仿真结果表明,本文设计的管道机器人在管径为500mm,曲率半径为550mm的管道中可以正常的运动。(4)根据管道打磨机器人的整个工作过程,采用PLC对其进行控制系统编程,主要内容包括绘制硬件接线图、编写程序梯形图和程序仿真。