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船舶管系是船舶的重要组成部分,担负着船舶燃油、冷却水等的运输,是联系主辅机与相关设备的脉络。由于船舶管系一般处于高温、潮湿等环境,因此极易发生损坏,出现裂纹甚至断裂,造成燃料或水的泄露。传统的管系检测方法不仅繁琐,而且精度不高。而根据船舶管道特点研制的船舶管道机器人能够进入船舶管道内部,很好的实现管道内部裂纹、凹凸的检测,能够为船舶管道的日常维护与检修提供可靠的信息。 本文首先介绍了管道机器人国内外发展现状,研究了管道机器人无损检测关键技术国内外发展及应用情况。在综合分析现有管道机器人常用的几种变径调节机构的基础上,提出了基于变胞机构的变径调节机构。通过力学分析,验证了其可靠性。进而结合驱动方案设计出了船舶管道机器人的机械机构,该机器人具有机构紧凑、传动稳定、变径能力强、柔性好等特点,能够对管径为330~490mm的船舶管道进行检测。 其次对所设计的船舶管道机器人进行了相应的性能分析,在理论分析的基础上,运用ADAMS软件对所设计的管道机器人在管径为480mm的管道内进行了仿真。仿真结果表明,所设计的船舶管道机器人具有稳定充足的牵引力、较强的越障和弯道通过能力,能够适应船舶管道复杂的环境。 最后根据船舶管道内部环境和管道检测的要求,进行了船舶管道机器人控制的软硬件设计。硬件设计上采用模块化设计,分别给出了各个模块的硬件设计,并对关键芯片的选型给出了详细的说明。软件设计上针对管道机器人的功能特点分别给出了各个模块的控制策略。根据所选的无损检测-磁漏检测采集的裂纹信号,运用改进BP神经网络算法对所采集的信号进行了分析处理,从测试结果可以看出,该算法具有逼近精度高、收敛速度快等特点,能够满足实际的需求。