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本课题的任务是研制一款管道检测机器人,实现对长距离封闭式管道槽口进行检测和监视。目前,国内外有很多成功的管道机器人设计案例,但是对于管道槽口检测和监测的设备几乎没有,本课题将针对管道机器人的设计要求进行设计,并对设计方案进行详细的分析。 本文在分析国内外管道机器人研究现状的基础上,结合本课题的任务需求以及性能指标,提出了管道槽口检测系统的总体设计方案,并对系统的设计方案进行详细的阐述。本文所述的管道机器人主要包括:检测平台、传感器系统、上位机系统、总线系统和电缆收放系统五个部分。本文在机构的基础上,侧重于对系统整体方案的分析,包括机构设计、硬件方案设计、硬件电路设计、软件设计等。 首先是在功能需求的基础上,简要进行了检测系统的机构设计,对整个系统机构进行了详细的描述,并按照功能不同对其划分为行走装置、动力传动装置、夹紧装置、检测装置和辅助装置。 其次讨论了管道检测系统的硬件整体设计方案,根据控制系统硬件设计的整体框架,提出硬件的整体设计方案。根据系统硬件的需求,进行主控芯片的选型并详述其特点。此外,简要介绍了系统硬件的外围模块。 然后通过上述的整体方案设计,给出具体的硬件设计电路。包括ARM模块、FPGA模块、电源模块、逻辑I/O与AD转换模块、CAN总线通信模块等。详细地阐述了电路设计流程,并给出了具体的PCB设计电路。 接着在系统硬件的基础上,讨论了控制系统的软件设计,该系统的软件平台主要是运用ARM+FPGA的平台,主要可以分为主控制模块、通讯模块以及功能程序模块。详细地阐述了各部分软件的程序流程。 最后,设计开发了可视化的人机调试程序,通过该论文的研究,可以为管道槽口检测机器人的设计提供新的思路,为管道检测机器人的进一步研究打下坚实的基础。