排水管网是城市基础设施的重要组成部分,是城市赖以生存和发展的物质基础,被称为城市的“血管”。随着年龄增长,血管堵塞将危及生命健康,同理,运营多年的管网,唯有时刻通畅才能保障城市运行正常。树根缺陷即为诸多管道堵塞问题中较为普遍、影响较大的一种,若树根不能及时予以清除,逐渐会在管道中形成一个“滤网”,垃圾积累导致管道堵塞,进而污水溢出路面影响居民日常生活。树根缺陷修复机器人作为修复树根缺陷的重要手段,其性能直接影响修复效率与效果。本文针对实际工况,设计并制作一台树根缺陷修复机器人样机,对其方案规划、结构设计、软硬件开发等方面展开研究,并进行现场试验。主要研究内容如下:首先,分析实际的作业环境进而提出机器人的工作要求,基于工作要求设计树根缺陷修复机器人的整体实现方案,搭建硬件系统;规划、设计软件系统的总体架构、功能模块和通信协议;在软硬件的基础上分析修复机器人的工作流程。其次,对树根缺陷修复机器人机械本体的各个功能模块进行详细结构设计,包括移动底盘、往复式切割头、电控柜等,并且对机械臂、摄像头及其他驱动部件进行计算与选型,并将上述模块和外购件有序组装成一个有机的整体。再次,开发树根缺陷修复机器人控制系统。根据实际操作逻辑对各个模块进行详细工作流程和控制策略设计,提升操作便捷性;基于功能需求完成UI界面设计开发,用于实时监测机器人的运行情况和作业情况;根据操作需要完成修复机器人的防撞策略设计,有助于提高作业的安全性。最后,基于所设计的结构和控制系统,试制树根缺陷修复机器人样机,并进行现场调试,验证单一功能和整体性能。试验结果表明修复机器人的各项运动功能均符合预期,满足各项技术指标要求。