管道射线探伤机器人结构设计
履带克服垂直壁成为不可能。在现有履带中g点高于D点，因此当履带接近垂直壁时，应该增加动力，以使增加逆时针方向的旋转力矩，使履带尾部下沉而前部上升，将D点升到g点以上。
当后负重轮平衡肘碰上行程限制器后，履带行走装置车体将有两种运动：履带行走装置重心的平移运动和车体的旋转运动。
此时作用在履带行走装置上有如下的力： 履带行走装置的重力G，作用于g点； 地面法向反作用力F，作用于A点；
地面切向反作用力F???f?，即附着力F?与地面变形阻力Ff之差，作用于A点；
垂壁的反作用力F1，作用于D点；
沿垂壁的切向反作用力F???f?，其中?和f为垂壁与履带的附着系数和地面变形系数。
沿垂壁的切向反作用力F???f?的方向可能朝上，也可能朝下，为使履带行走装置能沿垂壁向上运动，该力的方向必须向上。
第二阶段：这一阶段是指履带行走装置由前轮轮轴至于垂壁棱边到履带行走装置重力作用线与垂壁的垂线重合这段时间。根据这一阶段终了时履带行走装置在垂直壁上的位置，很容易得出垂直壁高度和履带结构参数间的关系。
H=L0sin?+hcos?+
式中H—垂直壁高度；
L0—履带行走装置重心至后主动轮轴间的纵向距离；
?—履带的倾斜角；
h—重心与主动轮轴心的高度差；
hd—负重轮的动行程；
hdh+r-d （3-10） cos?cos?r—主动轮或诱导轮半径； hg—重心高度。
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青岛科技大学本科毕业设计（论文）
由上式可知，L0愈长，则履带行走装置可能克服的垂直壁愈高，履带行走装置的倾斜角?对克服垂直壁的高度也有影响。若?=30?～35?，则就已接近于所能克服的最大坡度值。一般说来，履带行走装置能克服垂直壁的高度不是受第一阶段的限制，而是受第二阶段的限制。
第三阶段：这一阶段是指履带行走装置重力作用线越过垂壁壁线后履带行走装置落于垂壁顶部平面上。此时应特别注意行动部分与地面的撞击，因此当履带行走装置重心越过垂直壁线后而履带行走装置前端开始下落时，必须停止供能，有时还要制动，使履带慢慢落于顶壁。
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管道射线探伤机器人结构设计
4管道机器人的三维设计
4．1三维设计软件
本课题的三维造型设计采用SolidWorks进行实体造型。SolidWorks为达索系统（Dassault Systemes S.A）下的子公司，专门负责研发与销售机械设计软件的视窗产品。 Solidworks 功能强大、易学易用和技术创新是SolidWorks 的三大特点，使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。SolidWorks操作界面如图4-1所示。
图4-1 SolidWorks操作界面 Fig.4-1 SolidWorks Interface
4.1.1 SolidWorks三维软件的主要功能
1）“全动感的”用户界面
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青岛科技大学本科毕业设计（论文）
只有SolidWorks 才提供了一整套完整的动态界面和鼠标拖动控制。“全动感的”的用户界面减少设计步骤，减少了多余的对话框，从而避免了了界面的零乱。
崭新的属性管理员用来高效地管理整个设计过程和步骤的。属性管理员包含所有的设计数据和参数，而且操作方便、界面直观。
用SolidWorks资源管理器可以方便地管理CAD文件。SolidWorks资源管理器是唯一一个同Windows资源器类似的CAD文件管理器。
特征模版为标准件和标准特征，提供了良好的环境。用户可以直接从特征模版上调用标准的零件和特征，并与同事共享。
SolidWorks 提供的AutoCAD模拟器，使得AutoCAD用户可以保持原有的作图习惯，顺利地从二维设计转向三维实体设计。
2）配置管理
配置管理是SolidWorks软件体系结构中非常独特的一部分，它涉及到零件设计、装配设计和工程图。配置管理使得你能够在一个CAD文档中，通过对不同参数的变换和组合，派生出不同的零件或装配体。
3）协同工作
SolidWorks 提供了技术先进的工具，使得你通过互联网进行协同工作。 通过eDrawings方便地共享CAD文件。eDrawings是一种极度压缩的、可通过电子邮件发送的、自行解压和浏览的特殊文件。
通过三维托管网站展示生动的实体模型。三维托管网站是SolidWorks提供的一种服务，你可以在任何时间、任何地点，快速地查看产品结构。
SolidWorks 支持Web目录，使得你将设计数据存放在互联网的文件夹中，就象存本地硬盘一样方便。
用3D Meeting通过互联网实时地协同工作。3D Meeting是基于微软 NetMeeting的技术而开发的专门为SolidWorks设计人员提供的协同工作环境。
4）装配设计
在SolidWorks 中，当生成新零件时，你可以直接参考其他零件并保持这种参考关系。在装配的环境里，可以方便地设计和修改零部件。对于超过一万个零部件的大型装配体，SolidWorks 的性能得到极大的提高。
SolidWorks 可以动态地查看装配体的所有运动，并且可以对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。
用智能零件技术自动完成重复设计。智能零件技术是一种崭新的技术，用
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管道射线探伤机器人结构设计
来完成诸如将一个标准的螺栓装入螺孔中，而同时按照正确的顺序完成垫片和螺母的装配。
镜像部件是SolidWorks 技术的巨大突破。镜像部件能产生基于已有零部件（包括具有派生关系或与其他零件具有关联关系的零件）的新的零部件。
SolidWorks 用捕捉配合的智能化装配技术，来加快装配体的总体装配。智能化装配技术能够自动地捕捉并定义装配关系。
5）工程图
SolidWorks 提供了生成完整的、车间认可的详细工程图的工具。工程图是全相关的，当你修改图纸时，三维模型、各个视图、装配体都会自动更新。
从三维模型中自动产生工程图，包括视图、尺寸和标注。
增强了的详图操作和剖视图，包括生成剖中剖视图、部件的图层支持、熟悉的二维草图功能、以及详图中的属性管理员。
使用RapidDraft技术，可以将工程图与三维零件和装配体脱离，进行单独操作，以加快工程图的操作，但保持与三维零件和装配体的全相关。
用交替位置显示视图能够方便地显示零部件的不同的位置，以便了解运动的顺序。交替位置显示视图是专门为具有运动关系的装配体而设计的独特的工程图功能。
6）零件建模
SolidWorks 提供了无与伦比的、基于特征的实体建模功能。通过拉伸、旋转、薄壁 特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现产品的设计。
通过对特征和草图的动态修改，用拖拽的方式实现实时的设计修改。 三维草图功能为扫描、放样生成三维草图路径，或为管道、电缆、线和管线生成路径。
7）曲面建模
通过带控制线的扫描、放样、填充以及拖动可控制的相切操作产生复杂的曲面。可以直观地对曲面进行修剪、延伸、倒角和缝合等曲面的操作。
8）钣金设计
SolidWorks 提供了顶尖的、全相关的钣金设计能力。可以直接使用各种类型的法兰、薄片等特征，正交切除、角处理以及边线切口等钣金操作变得非常容易。
4.2管道机器人的三维设计
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