（1上海电气集团股份有限公司中央研究院，上海，200070；2上海大学,上海，200072）
在各种工业管道的焊接过程中，可能产生的焊接缺陷（管道内壁部分区域焊瘤过大）会影响焊接质量，进而影响管道的使用，因此，对这些焊接缺陷需要进行修磨作业。目前管道内壁焊缝修磨的工作主要是由工人钻进管道内操作砂轮机进行作业，生产效率低、劳动强度大、工作环境恶劣，而且人工修磨完全依赖工人的经验进行操作，修磨质量难于量化评估。另外，工业管道具有材质多样、内径尺寸规格多样(内径范围大)、管内空间有限等特点，传统的管道检测机器人无法满足管道焊缝修磨作业的要求。为提高管道焊缝修磨质量、提高生产效率、降低工人劳动强度，研制一种适应大范围内径的管道焊缝修磨机器人具有重要意义。
。轮式移动机构结构简单，应用广泛，在相对平整的管道内性能优越，可适应多种管径，但在地形复杂的情况下适应性不足。相对于轮式机构，履带式机构有接地压强小，滚动阻力小，通过性能较好，越野机动性好，牵引附着性能好等优点，然而机构复杂，而且重量较大。内支撑轮式移动机构和步进式移动机构，可以在轴线垂直于水平面，或者与水平面夹角较大的管道内运动，然而其工作负载较小，不利于管道内的修磨作业
[2]。通过对国内外各种管道机器人进行对比研究，综合考虑各种方案的特点与作业流程，我们最终选定“行走模块+修磨模块”的设计方案。行走模块作为载体平台使机器人移动至合适位置，修磨模块作为工作端进行环焊缝修磨的作业，通过CCD摄像头和各类传感器将工作情况适时显示在控制箱内的显示屏上。
如图3所示，机器人在管道内运动时，对2个主动轮进行受力分析，图中，f为机器人在管道内运动所受到的摩擦力，N为车轮所受到管壁的正压力，F
2为机器人本体对车轮的作用力，M为伺服电机对车轮的驱动力矩，a为车轮与水平面的夹角[5]。经分析可得：
2为管道内壁对砂轮绕管道轴心转动的摩擦力，M1为气动马达对砂轮转动的驱动力矩，M2为伺服电机对砂轮绕着管道轴心转动的驱动力矩。分析可得：
在图8中，1号是指正压力20N，进给速度0.5°/s，2号是指正压力30N，进给速度0.5°/s；通过图9可以看出，2号的修磨效率要高于1号，经过精确测量的数据(表1)也证明了这一点。
通过试验可以得出，在其他条件(电压、气压)相同的情况下，正压力N越大，修磨效率越高；滑动摩擦系数越大(砂轮粒度越大)，修磨效率越高，这与式(4)的结论是一致的。
