火炮在发射后会在身管内残留大量的物质,这些物质受高温、高压的作用会与管壁黏贴非常牢固,极不易清除,会导致身管内壁的腐蚀,进而影响炮弹发射的准确性、可靠性并影响身管的使用寿命。这些残留物主要依靠人工和机械擦拭的方法清除,设备笨重、智能化程度低,士兵劳动强度大,效率低,且清洁程度不高,不能满足和适应现代化高科技战争的作战要求。本课题来源于国防预研项目,基于嵌入式控制技术、图像处理技术及模式识别技术,研制了智能炮管清洗机器人,该机器人与火炮身管构成一个柔性封闭系统,可实现清洗的智能化及管内状况的可视化,不仅极大地减轻士兵的劳动强度,而且可以有效提高火炮身管的维护保养水平和寿命,对提高部队战斗力具有较大的军事和经济效益,具有广阔的应用前景。本论文的主要内容安排为:第一章阐述课题的背景与关键技术,介绍了国内外管道机器人的研究现状及发展方向。第二章按照主要性能和技术指标要求,完成了机械总体方案和控制系统总体方案的设计。第三章完成了机器人机械部分主要部件的设计计算。第四章首先根据系统的要求进行了嵌入式处理器的选型,完成了控制系统硬件电路的设计,然后设计了无刷直流电机驱动模块,最后实现了嵌入式操作系统在本处理器上的移植。第五章进行了数字图像采集模块及处理模块的器件选型和硬件设计。第六章介绍了全景环形畸变图像矫正算法,研究了挂铜区域提取算法,并完成了模糊模式识别系统的设计。第七章对智能炮管清洗机器人的研制工作进行了总结,并对进一步的研究做了展望。