成果内容：

为满足市政、石油、化工、核能、钢铁等行业对小口径管道（直径 100mm 以下）内部缺陷检测的需求，本项目研制了小口径管道自适应变径内检测机器人。该机器人采用模块化设计，每个模块具有独立的运动和变径系统，可以单独执行检测任务，不同模块之间通过刚柔转换的快速连接结构实现多级组合，不同模块可挂载不同的检测探头，实现多类型多模态检测。检测数据发送至管道缺陷评估系统进行缺陷安全评定，全面提升检测的效率和准确性。

针对大范围变径难题，提出了一种新型展开机构，通过圆周运动实现机械的直线或螺旋展开，使机器人具备较大的变径范围。同时采用行星轮系配合减速电机，减小对电机驱动力的需求，提高机器人的可控性和可靠性。机器人与管道壁面接触的部分采用弹性支架连接，通过弹性构件提供形变来通过小型障碍，同时吸收冲击，降低对结构连接处的损伤，有利于机器人长期稳定运行。该机器人可采用 3D 打印制造，根据使用场合和成本要求选择不同的制作材料，具有定制化开发的优势。

目前已完成验证样机的开发，并对机器人的运动能力、直管与弯头通过性、变径能力和控制系统进行了测试，缺陷评估系统软件已完成开发测试，达到了设计要求。后续将制造铝合金材质的样机，在实际管道中开展测试，以尽快进入工程应用阶段。本项目通过突破大范围变径、智能控制、缺陷识别及评定等关键技术，致力于解决小口径管道内部缺陷检测工程的复杂问题，提高管道内检测的效率和准确性。

成果优势及用途：

1.该小口径管道自适应变径内检测机器人能够有效应用在管道内检测中，尤其能够突破性地应用在 100mm 管径以下的管道中（可在最小管径为 5cm 的直管内，以及弯头曲率在 10cm 以上的直径为 7cm 的管道中通行），对管径的自适应能力强，使用效果好。

2.采用新型展开机构通过圆周运动实现展开变径，随着结构直径的增大，可用的变径范围同时增大，在管道中具有优秀的通行能力。

3.机器人整体采用模块化设计，利用刚柔转换的快速连接结构将以新型展开机构为主体的各运行模块相连接，使检测机器人在直管段以刚性结构通行，提高整体越障能力和对中性；在弯管段改变为柔性，提高检测机器人的过弯能力，增加了机器人结构配置的灵活性，进而提高了工作任务的适应性。

4.机器人前端配置高清摄像头，各模块可挂载不同类型的无损检测传感器，实现多方位多模态检测管道内部缺陷的能力。

5.信号传输缆线和电力传输缆线通过各模块内部贯穿整个机器人，有效避免了机体外部布线带来的线路保护问题。

6.运行机构采用传统轮式结构配合斜齿轮接触传动，使传动机构简化，整体运行更可靠，展开机构使用行星轮系配合减速电机形成大扭矩和大反转扭矩，增大可适配电机功率范围的同时保证了足够的支撑力，展开支架使用弧形弹簧片，使运行机构与管壁的摩擦力可控性更好，在一定程度上提高了障碍通过性能。

7.依据不同管道和场合需要，机体可采用铝合金或非金属材料 3D 打印制造并组装，可定制性高。

8.研发了管道缺陷评估软件系统，可对多种缺陷形式，如均匀腐蚀缺陷、局部金属损失、弥散腐蚀缺陷、裂纹缺陷、凹陷缺陷、分层缺陷等进行评估，给出缺陷风险等级和处置意见。