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管道爬行器的研究与设计

来源：知库网

本科毕业论文（设计）

论文题目：管道爬行器的研究与设计

学生姓名：

所在院系：机电学院

所学专业：机械设计制造及其自动化

导师姓名：

完成时间：

摘要

本课题是在对管道爬行器的结构和运动研究分析的基础上。本次设计在Solidworks的基础上构建管道爬行器的若干套三维造型，然后依据要求进行选择。最终方案采用列车连接结构,伸缩结构和“伞”型结构，以适应管道内部的弯道和大范围内径转变管道。通过电气控制，使各电机顺序动作以完成通过十字型和丁字型等较复杂的管道,通过新型吊环的调节始终维持摄像装置与水平面的平行。对管道爬行器的控制要求，采用常规的电气控制分析方式设计电气部份的控制电路，最终方案采用人工控制电机的顺序动作进行管道内的转弯，里程计反馈信息与管道工程图相结合的方式来进行爬行器的定位。为研究管道爬行器打下了必然的基础。

关键词：自适应性，伸缩结构，内径转变，新型吊环，Solidworks

The research and design of piping crawl robot

Abstract

The question for discussion base on the structure of piping crawl robot an-d the moving investigation'analyze. This project bases on Solidworks to concei-ve some 3D sculpt of crawl r-obot, then by requestion carry through choose. The final scheme adopt the structure about train and flex structure and umbrellastructure, for the sake of adapting tothe pipeline that can change radius in gr-eat range. And succeed overpassing crossmodel and t-shaped model complicatedpiping by the sequentially-operation of the electric motor ,and always can keepparallel state between vidicon setting and horizontalgeby adjusting by the new fiying rings the request for the contral of piping crawl robot. Ad-opt nomothetic approach about electrical control analysis for control circuit des-ign ofelectric final project adopt the manual control the electr-ic mot-or’s sequentially-operating make the machine pass the curved adopt the way which use milemeter feedback information couple with piping’s sched-ule drawing for paper lays the theoretic foundation for research piping crawl robot

Keywords: From the adaptability, Flexible structure, Inside the path variety,New

fiying rings system,Solidworks

1 绪论............................................................................................................................................................. 1

2 设计方案初步分析.................................................................................................................................... 2

无线控制与有线控制的选择 .................................................................................................................. 2

有线控制及拖拽 .............................................................................................................................. 2 非拖曳 .............................................................................................................................................. 2

驱动方式选择 .......................................................................................................................................... 2

轮式爬行 .......................................................................................................................................... 3 履带爬行 .......................................................................................................................................... 3

姿态调整的选择 ...................................................................................................................................... 3

加传感器的关节进行调整 .............................................................................................................. 3 利用吊篮方式进行调整 .................................................................................................................. 4 采用新式吊篮进行调整 .................................................................................................................. 5 自适应分析 ...................................................................................................................................... 5 伸缩臂长和加弹簧方式 .................................................................................................................. 6 伸缩臂长和“伞”型摇杆 .................................................................................................................. 6

方案的大体肯定 ...................................................................................................................................... 6

3 方案一的设计与分析 ............................................................................................................................... 7

机身的设计 .............................................................................................................................................. 7 机腿的设计 .............................................................................................................................................. 8

伸缩单元 .......................................................................................................................................... 8 变长单元 .......................................................................................................................................... 9 关节单元 .......................................................................................................................................... 9

驱动轮的设计 ........................................................................................................................................ 10 方案一的分析 ........................................................................................................................................ 10

4 方案二的设计与分析 ............................................................................................................................. 10

机身的设计 ............................................................................................................................................ 11 机身内部传动结构设计 ........................................................................................................................ 11 进给螺杆与螺母的设计 ........................................................................................................................ 12 吊篮的设计 ............................................................................................................................................ 12 机腿的设计 ............................................................................................................................................ 13 方案二的分析 ........................................................................................................................................ 14

5 方案三的设计与分析 ............................................................................................................................. 14

机身的设计 ............................................................................................................................................ 14 机身内部传动机构的设计 .................................................................................................................... 15

进给丝杠和螺母的设计 ................................................................................................................ 15 选择联轴器 .................................................................................................................................... 20 选择键 ............................................................................................................................................ 20

吊环的设计 ............................................................................................................................................ 21

轴承的设计 ............................................................................................................................................ 21 机腿的设计 ............................................................................................................................................ 22 驱动轮的设计 ........................................................................................................................................ 22 管道爬行的实现 .................................................................................................................................... 23 管道内路口转弯的实现 ........................................................................................................................ 23 整体装配体设计 .................................................................................................................................... 24

6 管道爬行机械人的功能分析 ................................................................................................................. 24

7 管道爬行机械人的动作分析 ................................................................................................................. 25

8 电气控制大体元器件的选取 ................................................................................................................. 25

电机的参数计算与选取 ........................................................................................................................ 25

驱动轮电机的参数计算 ................................................................................................................ 25 主电机参数计算 ............................................................................................................................ 26 机械人动力源的选取 .................................................................................................................... 28

电源的选取 ............................................................................................................................................ 28 电机调速元件的选取 ............................................................................................................................ 28

串联电阻调速方式的实现 ............................................................................................................ 29 新型调节脉宽PWM型调速的实现 ............................................................................................ 29 电机调速方式的肯定及元件的肯定 ............................................................................................ 31

9 电路设计 .................................................................................................................................................. 31

轮足电机动作的正转与反转的电路设计 ............................................................................................ 31 前后伞足的张开闭合电路设计 ............................................................................................................ 32 电机部份总电路设计 ............................................................................................................................ 33 电机顺序动作的电路设计 .................................................................................................................... 33

人为控制 ........................................................................................................................................ 34 逻辑控制 ........................................................................................................................................ 34 单片机/PLC进行自动控制 .......................................................................................................... 34

照明系统的电路设计 ............................................................................................................................ 37 管道内机械人定位系统（PDPS）的设计 ........................................................................................... 37

爬行器管道内定位方案的提出与分析 ........................................................................................ 37 机械人定位系统部件的选择与设计 ............................................................................................ 39

10 结论 ........................................................................................................................................................ 41

11 结束语 .................................................................................................................................................... 42

致谢 ............................................................................................................................................................... 43

参考文献 ...................................................................................................................................................... 43

1 绪论

随着社会的发展和人民生活水平的提高，天然气管道和各类输送管道的应用愈来愈多。在我国及世界各个国家内，由于地形的和土地资源的有限，在地下都埋设了很多的输送管道，例如，一方面天然气管道、石道等，在埋有管道的地面上都已经建成了很多的建筑物、公路等，给管道的维修和保护造成了很大的困难。当这些管道由于某些原因造成了泄露、堵塞等问题时，人们普通的做法是挖开道路进行维修，有些时候若是不能准确判断泄露和堵塞的具体位置时，会浪费很多的时间和精力，同时降低了工作效率[7]。另一方面石油、天然气、化工、电力、冶金等工业的管道工程大多采用焊接管路。为了保证焊接管路的焊接质量和运行安全,管道工程都要对焊缝进行检测,检测焊接部位是不是存在虚焊、漏焊、伤痕等焊接缺点。常常利用的焊缝检测方式是采用无损检测,如超声、射线、涡流等。对于管路检测,则大多采用管道内爬行探伤查验设备(简称爬行器) 对焊缝进行射线检测。这种爬行器由于受管道尺寸的,大多结构十分紧凑。在检测进程中,爬行器在其控制系统的控制下,可持续对同一管道不同位置上的焊缝质量进行查验。考虑管道焊缝检测的效率,常常当管道焊接具有必然长度以后,才集中对管道进行检测。若是一次要检测的管道比较长,爬行器的控制系统应采用车载式布置。使历时,通过外部的控制器对爬行器上的控制系统发出指令,决定爬行器的工作状态。

随着机电一体化技术的发展，和机械人技术的发展和管道测试等技术的进一步发展，彼此之间的渗透程度愈来愈深，管道爬行机械人是在狭小空间中进行精密操作、检测或作业的机械人系统。其中机械人的作业环境一般是危险的。火力发电厂、核电厂、化工厂、民用建筑等用到各类各小管道，其安全利用需要按期检修。但由于窄小空间的，自动维修存在必然难度。仅以核电站为例，检查时工人劳动条件恶劣。因此管道内机械人化自动检查技术的研究与应用十分必要。人们再也不为了维修、保护管道时挖开道路，节省了大量的人力，物力和财力。

目前的管道机械人都是以履带、轮子等实此刻管道中的移动，其技术有着或多或少的缺点，市场尚不成熟。例如：不能适应大范围的管道内径转变，运行中姿态的调整不够理想，在十字型、丁字型等较复杂的管道内径中不能较平稳的通过等等；结合目前管道机械人所存在的缺点，应用机械设计、机械原理等专业知识，设计出了新型管道爬行机械人。此机械人可实现大范围内的管道内径转变，顺利通过十字型、丁字型等较复杂管道；在运行中的姿态调整也取得了较好的解决。

2 设计方案初步分析

无线控制与有线控制的选择有线控制及拖拽

该方式采用机械人尾部装夹电缆、信号线、安全绳、其他电路等等，这样会造成机械人的牵引力增大，对爬行器的负载力和足轮的摩擦力提出了更高的要求，尤其是随着机械人的深切，牵引绳会成为机械人的累赘和桎梏。牵引绳的长短禁锢着机械人的爬行深度。其优缺点如下：

缺点：附着力会不断增大，爬行器负载转变大，无益于长距离爬行。长处：爬行器本身初始载重小（本身不需携带能源等），信息反馈及时清楚，利于后期观察，也利于实此刻线监控。观察结束时，可人工利用安全绳退出。非拖曳

该方式不需跟从电缆线，本身有拍摄存储功能，而且本身携带电源等，其优缺点如下：

缺点：爬行器本身载重加大，需设计爬行器退出管道方式等。

长处：爬行器载重恒定，便于爬行器爬行。其在管道内行进方便，尤其在弯道时，拖曳式的过大的牵引力会使爬行器驱动轮打滑，不易通过。

按照要求，非拖曳虽有自己壮大长处，但爬行器在管道内出现问题而不能移动时，需要花费很大力气将爬行器掏出。可以选择有线拖拽式。驱动方式选择

按照设计要求现拟订2种爬行器驱动设计方案（如图1，2）：

图1 轮式爬行图2 履带式爬行轮式爬行

设计制造简便，本钱低廉。但其穿越障碍能力差，只能穿越高度小于其本身半径的障碍物。如图3。

图3 轮式爬行越障履带爬行

越障碍能力高于轮式爬行，但本身设计制造较复杂，本钱相应提高（一个支点最少需4轮才可以爬行）[3]。

按照设计要求本机械人是在管道内行走的机械人，无需考虑台阶等障碍物的问题，尽可能降低本钱，在不影响设计本身功能时，尽可能采用制造工艺简单，本钱低的设计方案。

可以采用轮式爬行。姿态调整的选择

按照要求结合可行性，可以拟定3种方案如下：加传感器的关节进行调整

在管道爬行时会出现爬行器偏移原来轨道，可用倾斜传感器进行控制。现拟订采用改变轮子（履带）前进方向必然角度来进行矫正（加关节）。

其原理为：通过电磁铁的吸合，从而控制爬行器的爬行轨迹。关节单元装配图如图4：

图4 关节调节

通过关节调整可实现如图5：

图5 关节调节的实现

利用吊篮方式进行调整

在爬行器内安装吊篮（内置摄像观察装置）。当爬行器偏斜时，吊兰因为和机座为铰链连接，保留一个自由度，由于重力的原因不会随着爬行器偏斜而偏斜，而是在任何时候都垂直与地面。其在爬行器内碰到倾斜时的自动调节如图6。

通过吊篮式调节，摄像装置始终维持与水平面平行

图6 吊篮式的实现

采用新式吊篮进行调整

按照吊篮的原理，结合鲁班的榫卯结构，可以采用2个偏心圆环相扣，进行重力自由调节，其原理如图7

如图7 小环直径为150mm，大环直径为250mm，大环与小环相切，小环的转动并非能带动大环的转动，而且大环会由于重力的作用始终与地面维

持平行。可以在大环上安装照明器件和信号收集器件，是它们能够与地面维持平行。按照这种思路，可以3D造型，进行新式吊篮调节如图8,图9。自适应分析

图7 吊环原理图 5

图8 吊篮分装图图9 吊篮装配图

伸缩臂长和加弹簧方式

大范围内径转变（400-1100）在支撑臂上添加变长杆，小范围内在支撑臂上添加弹簧。

伸缩臂长和“伞”型摇杆

在400—1100大范围内的管道中爬行，可通过使支架伸缩来改变。在管道直径改变不大处爬行，十字型、丁字型等较复杂管道内径时可通过“伞”型摇杆闭合控制支撑臂移动以适应，通过“伞”型摇杆与伸缩杆的结合就可以够变换出很多适应不同管道内径的条件。

以上2方案各有其长处，相较较下，第2种方案更符合要求，但其需要的驱动单元，因此制造本钱远高于第1种方案。在普通情况下，第1种方案足可以适应。故再做出三维造型后进一步进行运动分析。方案的大体肯定

通过以上分析，初步肯定采用有线拖拽式，但姿态调整和自适应均存在3种不同的方案可供选择，故设计3种整体方案再进一步分析。

方案一：姿态调整采用关节调节，自适应采用变长杆和弹簧。

方案二：姿态调整采用吊篮方式，自适应采用伸缩臂和“伞”型张合结构。

方案三：姿态调整采用新式榫卯吊篮方式，自适应采用伸缩臂和“伞”型合构。

3 方案一的设计与分析

综合设计方案一如图9.

本方案大体有3部份组成，1机身、2机腿、3驱动轮。

图9 方案一的三维效果图

机身的设计

可装载各类探测设备等，如图10。

图10 机身机腿的设计

由9部份组成，其三维图与爆炸图如图11。机腿可分为3个单元：伸缩单元（1-5）、变长单元（6）、关节单元（7-10）。通过螺纹连接。其爆炸图如图11。三维转配图如图12。

图11 机腿的爆炸图

伸缩单元

1-5部份组成的伸缩单元依托弹簧的弹性变形以适应小范围内的管道直径转变和越障。其三维图如图13。

图13 伸缩单元三维图

图14 变长杆

图12 机腿装配图

变长单元

6为变长杆，可以人为的改换（增加或缩短）以适应管道直径的大范围转变。其三维图如图14。关节单元

7-10部份组成关节单元，7、9上均装有电磁铁，7、8，八、9之间用螺母和绕簧固定。各部位三维图如图15。

关节单元用于爬行器的姿态调整。其原理为∶通过倾斜传感器对爬行器进行监控。当爬行器偏移其原轨道，倾斜传感器发出电信号，此时7或9上的电磁铁得电，吸合8，促使轮子向左或右倾斜，以校正爬行器。在爬行器被校正后，倾斜传感器发出信号，使电磁铁断电，在绕簧的作使劲下，使关节各部位复位。

图15 关节单元零件图

爬行器正常前进。7、9别离用于爬行器的左、右校正。

驱动轮的设计

驱动轮由5部份组成，如图16

图16 驱动轮三维图与爆炸图

(1)联接块用于与驱动轮与关节单元的联接。

(2)电动机箱安装步进电动机或励磁电动机。用以驱动轮子。

方案一的分析

长处：结构简单，制造本钱低廉，对管道内径转变不大和弯道较少时大体能知足设计要求。

缺点：该爬行器在爬行器由于机身是长方体，在管道内转弯时，会出现卡壳现象，在爬行十字型、丁字型管道内径时会出此刻机腿卡在管道中，驱动轮悬空等情况；但该种情况，一般当轮子半径大于管道壁厚，也能顺利通过。

4 方案二的设计与分析

按照方案一的优缺点进行改良，增加必要改良元素，现设计出方案二，如图17。本方案由3部份组成：1机身，2机腿，3驱动轮。

图17 方案二的三维图

机身的设计

机身设计成筒状机身和其他部件组成。如图18.

图18 机壁三维图机身内部传动结构设计

机身内部主要完成“伞”足的张合传动，和吊篮的安装。如图19。

图19 机身内部三维图

进给螺杆与螺母的设计

为使机腿伸缩，采用螺旋传动，该类型传动是利用螺杆（丝杠）和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动转变成直线运动，同时传递运动和动力。在爬行器中其工作原理为：进给螺杆在电动机的驱动下，进行回转运动。从而使螺母进行水平移动。螺母用来推动机腿的伸缩，使爬行器进行自适应伸缩如图20。

图20 丝杠螺母运动简图

吊篮的设计

吊篮的活动关节采用圆柱销，采用间隙配合，以保证吊篮的左右移动。其

机构图如图21，22。

其工作原理为，在重力的作用下。吊篮通度日动关节始终维持与地面的水平。活动关节由一活动销联结。吊篮通过螺母固定在机身上。

图21 吊篮三维图图22吊篮示用意

机腿的设计

机腿的三维造型如图23

图23 机腿三维图

机腿通过关节一、二、3的伸缩进行自适应调节。连接杆与推动盘连结。连接杆与关节3采用铰接。为适应管道最大内径1100mm的调节，关节1尺寸为200mm，关节2尺寸为150mm，关节3尺寸为100mm。

方案二的分析

长处：能够采用伸缩杆适应大范围管道内壁直径转变，“伞”型结构能够适应管道内必然范围的转弯，牵引力大，结构紧凑，控制简单。

缺点：由于机身为一个圆筒（整体，太长），不能完全适应弯道的转弯。吊篮安装在机身内部，安装复杂，而且吊篮在内部，不能采用摄像头观察管道内壁的情况。机身的制造复杂，孔系较多。

5 方案三的设计与分析

按照方案一，二的优缺点，综合整理资料，通过反复修改，提出新的设计思路，先设计出方案三，如图24。本方案有3部份组成，1机身、2机腿、3驱动轮。

图24 方案三的三维图

机身的设计

机身主要有两部份组成，即前机身和后机身，对于管道内转弯的为题，咱们可以借鉴火车的节装结构，设计出有两节机身组成的机车型爬行器，减小机身长度，有利于机械人顺利通过弯道，为减轻重量，机身材料选用硬铝。

机身组成结构

爬行器爬行最小内径为450mm，爬行最大内径1100mm。设计机身内径为150mm，外径为200mm机壁厚度最小处为10mm。机壁与机腿之间只是做简单的伸缩动作，前后机身可以采用旋转铰链连接故采用GB119-83 A5X40，采用间隙配合。其前后机身三维图如图25 ，图26。

图25 前主体三维图图26 后主体三维图

机身内部传动机构的设计

机身内部结构为机腿运动的传动机构的设计，在这里运用丝杠和螺母结构完成曲柄滑块机构的实现。并推动机腿的张合。其结构示用意如图27

进给丝杠和螺母的设计

为使机腿伸缩，采用螺旋传动，该类型传动是利用螺杆（丝杠）和螺母组成的螺旋副来实现传动要求的。它主要用于将回转运动转变成直线运动，同时传递运动和动力。在爬行器中其工作原理为：进给螺杆在电动机的驱动下，进行回转运动。

图27 丝杠螺母装配图

从而使螺母进行水平移动。螺母用来推动机腿的张合，使爬行器进行自适应张合。 A初步肯定螺杆杆轴的最小轴径

按《机械设计》式15-2 初步估算丝杆轴的最小轴径，选取材料为45钢，调质处置。按照《机械设计》表15-3取A0=112 初步设定螺杆转速为30r/min

dA03P=1123= (1) n30式中，P可按照主体电机取P=W n=30r/min

B求取轴向力

依照自锁条件先求出当量摩擦角，查《机械设》表5-12知螺旋副材料中钢对钢的摩擦系数s0.11~0.17，取中间值，则当量摩擦角

'arctancoss0.15arctan8.8302cos2(2)

则F轴4000tan8.8N620N 在此按最大值计算，取F轴＝620N C耐磨性计算

滑动螺旋的磨损与螺纹工作面上的压力、滑动速度、螺纹表面粗糙度和润滑状态等因素有关。其中最主要的是螺纹工作面上的压力，压力越大，螺旋副间越容易形成磨损。因此，滑动螺旋的耐磨性计算，主如果螺纹工作面上的压力p，使其小于材料的许用压力p。

假设作用于螺杆的轴向力为F（单位为N)，螺纹的承压面积（指螺纹工作表面投影到垂直于轴向力的平面上的面积）为A（单位为mm2），螺纹中径为d2 （单位为mm），螺纹工作高度为h（单位为mm），螺纹螺距为P（单位为mm），螺母高度为H（单位为mm），螺纹工作圈数为uH/P，则螺纹工作面上的耐磨性条件为

a计算螺杆中径

FFFPpAd2hud2hH上式可作为校核计算用。将H/d代入上式整理后得

p(3)

d2FPhP(4)

d20.8FP -

查《机械设计》第97页，由于工作圈数不多，故取 1.5查《机械设计》第97页表5-12取  P   10 则

d20.8620mm4.5mm1.510因为按剪切强度计算的最小直径为，由d2=26mm按照国家标准选取螺纹公称直径d=30mm，P=的螺纹。 b螺母高度 c 旋合圈数

Hd2(5)

H==39mm

zH12P(6)

Z故旋合圈数合理 d螺纹工作高度

395.57mm 7 h0.5p0.573.5mm (7)

e验算工作压强

PFPd2hz(8)

PD验算自锁

6200.3661MPa10MPa

263.56.42 自锁条件arctan(L/d2)'，对于单线螺纹LP7mm，'为当量摩擦角等于8.8。

则：arctan自锁条件知足。 E螺杆强度计算

75.30608.80 26 -

螺杆工作时经受轴向压力（或拉力）F和扭转T的作用。螺杆危险截面上既有紧缩（或拉伸）应力，又有切应力。因此，校核螺杆强度时应按照第四强度理论求出危险截面的计算应力ca，其强度条件为

ca14TF23()[] (9) Ad1A4d12

d123mm

式中：F ——螺杆所受的轴向压力（或拉力），单位为N；

d1 ——螺杆螺纹小径，单位为mm；

T ——螺杆所受的扭矩；

——螺杆材料的许用应力，单位为MPa。

则：

ca1428328.7262023()20.6035MPa

415.26523螺杆材料的许用应力   查《机械设计手册》表知[]=80，故螺杆强度知足。 F螺纹牙强度

(1)螺纹牙宽度d0.65p0.6574.55mm (2)螺杆的强度校核

螺纹牙多发生剪切和挤压破坏，一般螺母的材料强度低于螺杆，故只需校核螺母螺纹牙的强度。

若是将一圈螺纹沿螺母的螺纹大径D（单位为mm）处展开，则可看做宽度F为D的悬臂梁。假设螺母每圈螺纹所经受的平均压力为u，并作用在以螺纹中D径2（单位为mm）为直径的圆周上，则螺纹牙危险截面a－a的剪切强度条件为

形螺纹，b＝，P为螺纹螺距；

FDbu(10)

螺纹牙危险截面a－a的弯曲强度条件为

b6Flb2Dbu(11)

式中：b ——螺纹牙根部的厚度，单位为mm，对于矩形螺纹，b＝，对于梯

l ——弯曲力臂，单位为mm

 ——螺母材料的许用切应力，单位为MPa，见《机械设计》表5-13；

b——螺母材料的许用弯曲应力，单位为MPa，见《机械设计》表5-13；

a.抗剪强度

F620MPa0.34305MPa[]48MPa d1bz234.555.5其中查[] 《机械设计》表5-13 并计算得[]=48MPa b.抗弯强度

b6Fh66203.51.583MPa[b]

d1b2z234.5525.5其中[b]查《机械设计》表5-13经计算知[b]=80MPa。 (3)丝母的强度校核 a.抗剪强度

F620MPa0.263MPa[] d1bz304.555.5其中查《机械设计》表15-3知48MPa。 b.抗弯强度

b6Fh66203.525.1302MPa[b] d1bz304.5525.5其中[b]查《机械设计》表15-3知[b]=80MPa。故丝母强度知足。综上计算所的螺杆工程图如图28。螺母工程图如图29。

图28 螺杆工程图图29 螺母工程图

选择联轴器

联轴器是机械传动中重要的轴系部件。主要用来联接两轴(有时也实现轴与其它转动零件的联接)，使之一路转动并传递运动和动力。两轴用联轴器联接，只有停机并经拆卸才能分离；采用联轴器可把整机分成若干部件，便于机械的设计、制造、装拆及运输；联轴器多数已标难化、系列化，因此主要问题是如何合理选择。因输出输入端均为16mm。故选择Tl8型弹性套柱销联轴器。选择键

键是机械传动部份的动力传递原件，在选择时要求其符合传递扭矩的要求。且键已被国家定位标准件，在此主要进行间的选择和校核。

按照轴的直径，由《机械设计》表6-1 选择普通平键5517.5的圆头平键,材料选45钢。

依据键的校核如下：

2T103[b] (12) pkld式中： T——传递的转矩 k——k= ，h为键的高度 l——键的接触长度，mm

d——轴的直径，mm 可计算得：

228.3287103p94.429MPa[p]

2.51516查《机械设计》表6-2 静载荷时[p]140MPa 可知所选的圆头平键符合条件吊环的设计

如前所诉，吊环采用榫卯结构，吊环与环槽的表面粗糙度要求达到m。其工作原理是按照吊环的自重，调节吊环始终与地面维持垂直。因其受力不大，减轻重量，故材料采用硬铝。

图30 吊环装配图图31 吊环爆炸图

轴承的设计

用于固定螺杆。螺杆后部只是普通光轴，转速低。故采用滑动轴承（表面粗糙度要求较高），又因轴承在主体内的紧固要求采用自行设计的轴承。的为减轻重量材

料采用硬铝。其工程图如图32。

图32 轴承工程图

机腿的设计

其三维装配图，爆炸图如图33，34。

图33 机腿装配图

图34 机腿爆炸图

机腿通过关节一、二、3的伸缩进行自适应调节。连接杆与推动盘连结。连接杆与机腿1采用铰链。为适应管道最大内径1100mm的调节，关节1尺寸为250mm，关节2尺寸为150mm，关节3尺寸为100mm。驱动轮的设计

驱动轮的设计与方案二大至上一致（部份结构不同），故不在赘述原理。驱动轮装配和爆炸如图35，图36。原动力电动机的选择与计算在机械人的电气控制研究设计部份完成。

图35 驱动轮装配体图36 驱动轮爆炸视图

管道爬行的实现

图37 管道内爬行实现

管道内路口转弯的实现

在十字型管道内爬行时，会碰到驱动轮悬空，并可能被卡住的情况。此时，在通过摄像观测装置观测到该种情况时，工作人员通过控制机身电机，进给螺杆开始转动，使螺母水平移动，从而使机腿伸缩，以通过该类型管道，如图36。其控制进程框图如图37。程序中控制由现场工作人员控制，通过对机身电机的控制，以实现机腿的伸缩。这里只是叙述了爬行器前半身过复杂管道的控制进程

图，再后半身过复杂管道时，大体类似，故不在赘述。

图38 管道内路口转弯实现

图39 转弯

机械人的电气电路控制设计将在本

文的第六部份进行论述。整体装配体设计

按照SolidWorks三维造型和各零件的设计，现设计出方案三整体装配图如图40。

图40 爬行器装配体工程图

6 管道爬行机械人的功能分析

按照管道机械人的机械部份的设计，要求：这种伞型6足的爬行器在管道中

要完成前进，后退，转弯和前伞，后伞的张开和闭合等动作，管道机械人在工作条件下需要有较强劲的动力，较好的可控性，能够在管道内肯定自己的位置，来精准的定位的PDPS（Piping Disrepair Position System）

管道破损处定位系统，由机械人的位置来肯定管道破损的确切位置。要求较小的体积和较简单的电路。

按照机械人的动作要求可以把管道机械人的动力源设计为：（1）由6个电机来控制机械人的爬行（前进，后退）采用66的动力驱动。（2）由2个电机来控制前后伞足的张开和闭合。按照前后伞足的张开和闭合，爬行机械人的转弯等，必需要求前后伞足的张开及闭合为事件，彼此不干扰才能完成转弯时伞足的动作。

7 管道爬行机械人的动作分析

管道爬行机械人主要完成的动作有：（1）六轮的驱动（前进，后退，调速）。（2）伞足的张开和闭合（前后相对）。

（3）管道中的转弯动作顺序：前伞足闭合——后伞足前进——前伞足打开——后伞足闭合——前伞足前进——后伞足打开。（4）由吊环进行机械人的姿态调整自适应。

（5）照明（管道中十分黑暗，摄像头摄像，必需有照明设施）。

8 电气控制大体元器件的选取

基于以上电气运转控制及顺序制动的问题分析，按照管道机械人的利用特点和工作条件，要求：方便，安全，靠得住，性能优越，价廉，适用于复杂的环境条件，体积小，重量轻，可控性能好等，可对元器件进行如下选取：

电机的参数计算与选取驱动轮电机的参数计算

通过对机械人的三维实体建模，和材料的选取，通过已知密度进行零件分析，查阅资料综合算的爬行器的总质量为:

M=26Kg

通过查阅相关资料查得橡胶与45#（钢）之间摩擦系数为，则取实际计算摩

擦系数为：

0.15

最大功率：

PFv

FMg2610260N

轮子经受的压力为机械人的重力与机腿张开时产生的管壁压力

FNN1N2 （N1为机械人的重力，N2为机腿对管壁的压力）

N1260N

由于工作时，机腿张开的幅度不同，所产生的压力也不同。为了安全和电机知足设计要求的目标，机腿张开对管壁的压力可取1倍的重力。即：

N1N2260N FN260260520N

按照牛顿第必然律，牛顿第二定律可算得

FFN0.1552078N (14)

按照要求爬行器在管道内的速度为v0.1m/s

P0Fv780.17.8W (15)

为了保证安全系数为，则实际电机计算功率为：

P1.5P011.7W (16)

主电机参数计算

主电机通过联轴器—丝杠—螺母—滑块—曲柄(机腿) 通过对曲柄滑块的分析如图41

图41 机腿张合机构原理图

通过采用Solidworks实体分析，可以得出机腿的质量及驱动轮整体的质量，即

M1.5Kg

G1.51015N

按照图41分析，采取安全计算方式，极限位b时,对机腿进行受力分析如图42，滑块的推力最大。

图42 机腿机构受力分析

按照理论力学的知识，计算如下：

按照平行四边形法则，重力G可分解为G1,G2两个分力。螺母的推力可分为F1，F2两个分力。

Fsin65Gcos500 (17)

15

Fsin65Gcos500150.96595007244.25

F7244.25430.N0.258865可规定螺母速度为0.03m/s则依照安全计算方式，可得螺母功率为：

P13Fv34350.0339.15W (18)

从电机—联轴器—丝杠螺母传动进程中，查《机械传动手册》传递效率依次为：

PP39.15153.26W120.980.75(19)

10.98，20.75

为了符合安全系数，和考虑到野外工作电源电压受时间的转变，电机功率的选应以倍的计算功率选取。

P01.2P1.253.2663.91W (20)

机械人动力源的选取

最终肯定驱动轮电机的功率为P12W，主电机功率为PW。按照以上分析，需选用调速性能好，可控性高，体积小，容量小而且价廉的直流他励电动机作为执行元件。对于此种直流小功率电机可以查《电机工程手册》，对于直径在30毫米以下，功率在100W以下的直流电机一般都中小功率用电机的技术数据，采用铁氧体永磁ZYT和Y15Z的圆筒式钢板外壳电机。经查表对于主电机可以选用额定电压为24V的ZYT-80/08的直流电机，主要技术参数为空载时：转速8200转/分，内阻欧姆，电流；负载下转速：5000转/分，电流，效率43%，转矩200mNM。

对于驱动轮电机的选取，按照电器元件配合的简单，方便的原则，结合主电机的额度电压24V，可以初步选择小电机额定电压为24V，查《电机工程手册》初定为驱动轮电机选用ZYT20/10型。电源的选取

机械人的工作场所一般在野外，户外对于电源的便携性，耐久性，靠得住性要求较高。所以选用可充电的蓄电池直流电源。它重量轻，体积小，电量大，是较为理想的恒压源。按照机械人电机的要求和控制电路的要求，可以选择主要技术参数为电压24V的直流蓄电池和5V电池组作为机械人的电源。电机调速元件的选取

对于直流电机的调速比较简单，由公式

n(rRk)UaCekCeCtk2(21)

可知调速有三种方式：（1）调压调速U （2）骨气隙磁通K

（3）调节电枢电路串接电阻调速（4）新型调节脉宽PWM

对于这种永磁式小容量直流电机磁通量K为定值，调骨气隙磁通不现实。采用调压调速对于咱们所用的24V直流蓄电池来讲也不现实，直流变压没有交流变压简单，因为这样设备较为复杂，本钱上升。所以咱们考虑最为简单的调速方式和新型PWM型脉宽调速。

串联电阻调速方式的实现

在电枢电路中串接电阻（滑动变阻器）。可以进行无极调速，虽然这样会大大减弱电机的机械特性曲线的硬度，但不失为一种快捷，简单的变速方式。

串联电阻的计算如下：对于电机的转速可近似以为

wEaCekCek(22)

对于已经出厂的电机来讲是定值。

wEaCekCEK0.076900834(23)

由所选的电机参数可知，有负载时

Ea24Vw(5000)3.14260(24)

对于加上串联电阻后咱们希望取得的调速电机的转速为w123.14rad/s 则有Ea1w1Cek，则有Ea1IaRa，Ra10，Ia，

uIaRaRkRK496.9592307(25)

由于Ra为理论值，考虑到直流电机采用电枢串联电阻调速会使电机的机械特性曲线大幅变软，又要保证机械人电机在负载下能正常工作，所以就可用滑动变阻器来进行电阻补偿调速。由以上计算，可选择滑动变阻器量程为0—1000欧姆的型号。

新型调节脉宽PWM型调速的实现

PWM脉宽调制调速系统是近期流行起来的对于直流电机无极调速的最优化的调速系统。它相较改变电压电压，改变磁通参数，改变电枢电流等具有相当大的优越性。脉宽调制就是使功率放大器中的晶体管工作在开关状态下，开关频率频率维持恒定，用调整开关周期内晶体管导通时间的方式来改变其输出，从而使电机电枢两头取得宽度随时间转变的给定频率的电压脉冲。

其工作原理电枢两头电压转变如图43

图43 PWM原理图

PWM主如果通过单片机和晶体管将电压信号进行调制转换为脉冲宽度调制。通过调节频率和脉宽使直流电动机的工作时间有必然的空行程比例，咱们成为占空比，脉宽的持续转变，使电枢电压的平均值也持续转变，因此使电机转速持续调整。

PWM调速的原理决定了它的电路图要采用单片机，进行脉宽的控制，和电机的驱动。

PWM的电路连接图有很多，不同公司生产的PWM控制电路板不同，本文仅以SG1731电路板为例，其电路图如图44

图44 PWM控制电路图

其中，驱动电机的功放一般选用H

型桥式开关放大器，由4个晶体管组成换向，放大电路，其电路图如图45。

这种电机驱动电路可以通过激发不同的晶体管的工作方式，进行电机正反装控制，电机的调速。

电机调速方式的肯定及元件的肯定

通过以上电路的设计与分析，采用电枢串联电阻的调速方式的特点是：（1）电路简单（2）价钱低廉

（3）控制方便，没有延迟现象（4）电能损耗严重（5）不适合长时间的调速

采用PWM脉宽调速方式的特点是：

（1）可调节频带宽（2）电流脉动小（3）电源功率因数高（4）电机动态硬度好（5）电路复杂（6）本钱较高

综合机械人的野外工作环境，节约电能是十分重要的，按照机械人工作时间很长的要求，咱们选择采用PWM脉宽调节器。

（注：在此咱们已经表述出直流电机PWM调速电路图，在总设计电路图中咱们将以方框代表调速电路）

图45 H型桥式电路图 9 电路设计

轮足电机动作的正转与反转的电路设计

对轮足电机进行编号，前足3个电机别离是M1 、M2 、M3，后足3个电机别离是M4， M5， M6。

对于直流电机的正转与反转，主要采用的方式是电枢接线的正接与反接，所以可以借鉴机床电机的正反转接线图来设计6个驱动电机的正反转。由于电机容量小，可以直接启动，所以可以直接用开关直接控制接线方式。机械人的伞足的设计，在考虑电机转动方向的同时，因为前后伞足均有一个足要接触管道的上表面运动，所以要与接触下表面的两个轮足的旋向相反才能使三个足同时拉动机械

人前进。即有M3与M一、 M2旋向相反，M6与M4、 M5的旋向相反。如图46所示的控制电路，为完成驱动电机正转与反转动作的电路。（注：电路中，调速PWM控制省略不画，在以后的总电路图中调速电路画出）

电路中，用三位开关，左接通为正传，右接通为反转，中位为停止。这种电路方便，简单，较易控制。适合这种低压电气控制电路，而且廉价。

前后伞足的张开闭合电路设计

对于前后伞足要求能张开和闭合。为此，要求电性能带动螺旋丝杠进行正、反转。可以沿用驱动电机的接线思路，借鉴机床电气控制的接线方式，采用反接的方式进行正反转控制。如图47所示。这种电路简单易接，没有延迟现象，可以知足较快和较慢的调速需求，较为理想。

图47

图46 驱动轮电机控制接线图

图47 前后伞足的张开闭合控制电路

电机部份总电路设计

综合图4六、图47 的电路设计可得电机部份总电路图如图48所示。

图48 各电机控制总电路

机械人中电机由8个，电机较多，采用一个电源显然不能知足电机的能量消耗，所以采用2个电源同时供电能知足电机的长时间工作的要求。Q一、 Q2 、Q3 、Q4、Q五、Q6均为3位开关，对于开关左位接通为反转，右位接通为正转。中位为断路。

电机顺序动作的电路设计由转弯的方式可以分离出电机的顺序动作有：

电机M7反转---电机M4、 M五、 M6 前进---电机M7正转---电机M8反转---电机M一、 M二、 M3 正转---电机M8 正转。

对于电机的顺序动作由现代控

制理论咱们可以由以下几种选择：

(1)采用手动开关通过摄像头观察，人为进行控制。 (2)采用传统的电磁电气控制电路进行逻辑控制。 (3)采用单片机/PLC进行自动控制。人为控制

若采用第一种方式控制，如图48所示，这种电路可以进行人为的进行电机的顺序动作控制，先闭合开关Q1的左侧再断开--闭合Q2的右边再断开--闭合Q1的右边再断开--闭合Q3的左侧再断开--闭合Q4的右边再断开--闭合Q3的右边再断开。逻辑控制

若采用第二种控制方式，可以参考机床电气控制的经典电路作出如图49 ，图50

组成的由电磁铁，继电器组成的电磁控制电路，采历时间继电器来控制元件的顺序动作

图50逻辑控制二图49 逻辑控制一（6个KT）通过不同的KT得电实现6个顺序动作，时间继电器KT的延时为5秒，也可以按照不同的伸缩要求设定动作时间。KM1控制步骤1，KM2控制步骤2，KM3控制步骤3，KM4控制步骤4，KM5控制步骤5，KM6控制步骤6。

单片机/PLC进行自动控制

考虑采用单片机/PLC自动控制电路，可以把顺序动作分解为由不同的使能端输出，由一个初始激发信号，来使PLC上电，同时执行程序从而输出各个电信号，各个电信号来驱动各执行原件控制电机的动作，如图51所示为由I/O端口分派接线图，PLC端口分派表1如下：表1 I/O口分派表

输入转弯启动X0 输出前伞闭合Y1 后伞足前进Y2 前伞打开Y3 后伞闭合Y4 前伞足前进Y5 后伞足打开Y6 如图52为电机主回路接线图，如图53为PLC程序梯形图组成的PLC组合控制电路。

图51 I/O端口分派接线图图52 电机主回路接线图

图53 PLC程序梯形图组成的PLC组合控制电路

（1）电路分析：对于图51所示I/O接线图由SB1闭合、PLC上电发出启动程序指令，由X0端口接收。由图所示程序梯形图的执行程序可以进行顺序的动作执行，通过按时器来设定元件的接电时序来输出电信号。使Y一、 Y2 、Y3 、Y4 、Y5 、Y6按顺序得电（共6步），其中Y一、 Y2 、Y3 、Y4 、Y5 、Y6依次控制转弯时各电机的顺序动作，并由KM一、 KM2 、KM3 、KM4、 KM五、 KM6依次执行元件执行动作。由图52所示电机主回路接线图可以进行执行元件的直接执行动作，由KM一、 KM2 、KM3 、KM4 、KM5 、KM6触点的接通和断开来直接驱动电机的顺序动作。

电路的比较与选择如下：

①对于如图48所示电路，它的长处是方便，简单，结构精炼。但要人为的控制，而且步骤复杂，开关较多，操作麻烦。

②对于如图49，50所示电路图，它的长处是能够由一个鼓励信号完成所有的顺序动作，操作简单，但结构复杂，而且继电器电路一般需要24V以上的电源配合，还要连接各个触点，对于管道机械人的电路系统要求不符合，还要从头配置电气系统，配置控制箱，系统庞大，不太符合野外工作要求。

③对于如图51，52，53所示电路图，可以用PLC进行自动化控制，一般PLC也需要24V的电源配合，而且价钱较高，而且需要KM接触器来进行控制执行，而且各类管道的小径不同，不能通过简单的设定延时来控制伞足的张开和闭合。用在这种机械人身上显然牛鼎烹鸡了。

④通过以上电路的比较和管道爬行机械人的工作要求及条件，咱们选用人为

手动开关控制转弯动作，而且可以随时调整，采用这种控制方式可以省略很多元器件，节约线材，简单快捷，价钱低廉，适合低压控制电路，而且可以随意的人为执行动作，适合不同的工作环境下的动作执行，接线简单，采用手柄式控制盒布线体积较小，重量轻，适合任何电源，具有必然的通用性。照明系统的电路设计

照明电路选用2个24v的荧光灯并联在电源上即可。如图所示。

图照明电路

管道内机械人定位系统（PDPS）的设计

在机械人工作时，通过人眼观察摄像头传输的信息来肯定管道是不是破损，需要对机械人进行管道中的定位来肯定管道破损处的定位。爬行器管道内定位方案的提出与分析

按照所学的电路及信号方面的知识。大致列出机械人管道中定位方案如下：方案一：可按照工业进程控制中，常常利用的小车模型中的肯定小车位置的行程开关或感光元件（光敏管、发光二极管、感光二极管）进行编号，对机械人通过时进行信号的传输，来肯定机械人在管道中的位置。

方案二：可以借鉴通信运营商的GPS卫星定位系统，自行设计无线传输通信系统，对机械人进行安装信号源，通过外部的全局的信号接受，来肯定机械人的确切的位置。（即小型的管道用GPS）。

方案三：对于管道机械人的特殊性，可以变相的以为管道机械人就是一列小型的有轨火车，则可以仿照火车调度室的火车运行定位方案进行管道机械人定位的设计。

方案四：由于管道是封锁的，有固定路径的，可以仿出租车的里程计算系统来直接计算出机械人的行程长度，通过计算里程和比对管道线路工程图来间接的

肯定机械人的准确位置。

对于方案一那就必需把管道内部依照必然的步距安装必然密度的敏光管或感光二极管等感应器，信号反馈线路（有线或无线），外接串口或并口。对感应器进行编号，由个编号的感应器发出的信号来肯定机械人所在的大致位置。按照机械人的大致位置，和摄像头所发出的视频信号人为的判断管道是不是破损，对破土进行管道维修提供破损定位。

对于方案二可以在管道机械人上安装卫星定位器，借助通信运营商进行卫星结合管道的布局图进行定位（类似于车载卫星定位GPS，可以把道路看做管道线路，把车看成管道爬行机械人）。其卫星定位原理如图55，运用到机械人上形成的上位机展示图如图56。

图55 卫星定位原理图56 上位机仿真图像

对于方案三基于有轨列车的轨道行进进程中。可以组建列车线路网，基于列车线路网这个平台进行列车行驶位置的监控。如图57。对于火车的调度及运行定位可以查到，系统采用以GPS定位为主，以相关信息为辅的定位方式，通过车载计算机实时对系统各功能模块信息的交互，完成对机车运行全进程的信息收集，进而实现对机车运况的监测。同时应用无线通信手腕与地面设备相结合，由此实现地面各单位对线路上机车运况全进程的跟踪、监测。并据此可以为成立各类信息平台提供详实、靠得住的信息资源。运用无线反馈设备，对机械人进行实时监控。

对于方案四咱们已知管道线路，已知管道各段的长度，和管道的路径。就可

图57 列车运行图由此启发，可以火车线路网换成管道线路网，把火车换成管道爬行机械人。

以够按照机械人运行的参考量来判定机械人在管道中的具体位置。

肯定机械人位置的参考量有很多，比如路程，位移，时间，管道内部标志等等，通过对参考量的分析，显然用位移，时间，管道内部标志来肯定机械人的位置比较粗略，精度相当不高。用路程来衡量机械人在管道中的位置比较适合，精度适中。那就必需在机械人上安装里程计（由于管道的长度不像城市的道路那么长，所以里程计的精度必需要达到），通过测量运行的距离，反映到译码管上，读出机械人运动的距离，通过机械人移动的距离可以与通过管道线路的对比就可标出出机械人的确切位置。机械人管道内模拟图如图58

图58 机械人管道内定位模拟图

机械人定位系统部件的选择与设计

通过以上的分析，咱们按照机械人的工作条件，和野外工作状况，和本钱低廉，制作简单，方便携带的原则，可以选择采用里程式机械人管道内定位系统。

里程式系统的原理是采用肯定机械人的移动距离来反馈机械人在管道内的位置。测量机械人的移动距离是关键，咱们采用普遍的计数器，编码盘，感光二极管，发光源等组成一个轮辐运动圈数的反馈电路，为了编程方便，可设计编码盘的直径为D=，那么编码盘

图59 里程计原理图 -

转动一圈行走的距离为，其原理图如图59。

编码盘分的越细，里程计显示的越精准,在本次设计中，里程计的电路原理是通过编码盘旋转，光源发光，感光二极管的感光次数通过计数器（C51单片机）计数，来肯定驱动轮所走的圈数，驱动轮的周长已知，进行乘法运算就可取得机械人行走的距离，再进行数据转换，通过74LS47译码器译码，输出LED（数码管）。里程计电路图如图60

图60 里程计内部接线图

由于电路中采用单片机进行数据运算和信号输出，所以必需要有单片机的运行程序来控制单片机的动作，单片机中有2个计数器，为了高效的利用单片机，咱们采用计数器C1 ，C2同时利用，产生3位数据输出。其低级设定程序如图61

（注：这本章中，已经完整的表述了里程计及其显示电路的原理，接线图和程序，在总电路图的设计中，为了简化电

路，咱们以方框代内外程计系统。）

图61 里程计初级程序图 40

10 结论

通过以上的电路分析和比较，咱们可以选用采用手动开关的电路进行整合，和电源负载平均分派，可得如下图62电路图。

图62 电气部分总电路图其中：Q1为驱动电路总开关，Q2为调整电路总开关，Q3为前轮正反转控制开关，Q4为后轮正反转控制开关，Q5为前伞足张合开关，Q6为后伞足张合开关，Q7为机械人里程显示启动开关。

PWM脉宽调制模块对于此刻来讲已经成为变相的标准件（电路板），全国各大电机厂商均有生产，可以直接从市场买来。

里程计模块电路板全国也有许多厂商生产，也是批量生产的产品，可以直接买来。

L1，L2为照明元件，为了摄像头观察清楚，照明选用荧光管。

注：总电路图中，方框部份均为能买来的电路板部件，不画出其电路图。PWM脉宽调制器、里程计按照电机的功率和额定电压的选择如表2

电机也可以把后轮的3个电机省略掉，有前轮拉动前进或后退。

表2 管道爬行机械人电气元器件

符号 M1,M2,M3,M4,M5 M6 名称直流永磁电动机型号 ZYT20/10 规格 24V, 数量 6 Q7 Q1,Q2,Q3,Q4,Q5,Q6,Q7 LED 开关三位开关数码管直流蓄电池脉宽调制器任选 86 3-8线制 NP10-6 SG1731 6V 1A 25V,6A 5V 24V,10Ah 24V 1 7 4 2 4 电源 PWM1，PWM2,PWM3,PWM4  M7,M8 里程计直流永磁式电动机 UR-536 ZYT80/08 24V 24V W 1 2 L1,L2 照明灯任选 6V,3W 2 11 结束语

在本次设计中咱们尽力通过各类渠道了解管道爬行器应用现场。但由于管道爬行机械人在国内尚未成熟，学校图书馆几乎没有任何相关资料，而通过网络了解得也只是些表面的不切实际的内容，所以本次设计是大体是从零开始。在三维造型阶段，咱们共设计出了4种管道爬行机械人，这些爬行器各有其优缺点，这里只是介绍了其中的3种。通过近2个月的尽力，在大家的一路尽力下终于解决了大多数问题。但由于本人知识所限，该爬行器存在着一些缺点。例如爬行器体积较长，使得它不能在弯管内实现拐弯的运动，这是困扰着设计者的一个问题。如何实此刻必然弯度的管道乃至是直角交叉管道中的转弯，需要进一步的设计和完善。固然在设计初期，在老师的指导和点拨下，也设计出简易的爬行机械人，通过完善设计出了初步提高其对管道内径的大范围转变和过复杂弯道的能力的爬行器。为了适应市场需求，在弯型管道比直型管道少的情况下，咱们设计出了该管道爬行器。

虽然在设计的时候考虑了很多在制造加工时碰到的问题，可是在实际制造的

进程中还会碰着很多的问题，这些都是要解决的。

本设计的最大的创新点是：利用了最简单的机构达到了规定的任务，而且应用范围广。

致谢

毕业设计是大学生本科教学中的一个超级重要的环节。通过毕业设计，咱们把以前几年当中学习的专业基础知识和专业知识系统化了，把抽象的理论知识和生产生活中的实际相结合。通过本次毕业设计，使咱们进一步了解机械设计和电路设计相结合设计的具体进程和方式，学会如何应用资料、手册、图书馆和网络里的知识，学会了如何计算，掌握了设计的大体方式，锻炼了咱们动手动脑思考的能力，知道了经验在设计进程中的重要性，在以后的工作和学习中会主动积累一些经验。毕业设计对于咱们即将走入社会，踏上工作职位的毕业生来讲，是一次超级必要也是超级重要的课程设计，为咱们此后从事机械方面的工作奠定了基础。

本次设计是在老师悉心指导下完成的，在碰到困难时，通过老师们的点拨，往往使我茅塞顿开。他治学严谨，具有丰硕的实践经验，使我收获颇丰。我的同窗们在设计中也给我了很大帮忙。咱们一路讨论，一路查阅资料。在这段时间里，我并非感觉时间难熬，相反却感觉时间过得好快，咱们就要毕业了，希望在以后的工作学习中一样也发扬团结合作的合作精神。衷心感激他们。

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