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作品名称：管道智修师——非开挖式管道清扫修补一体机
学校名称：武汉东湖学院
参赛队伍：破浪者
队伍编号：220828
参赛学生：邓梦煌郑海宁汪世祥张健东
指导老师：雷娟吴红霞
投票日期：2025年10月10日 00:00->2025年12月15日 00:00
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详细说明

本项目针对传统管道检测维护中人工效率低、安全隐患大、成本高昂等问题，提出一种基于 YOLOv5 深度学习算法与 ROS（Robot Operating System）的清扫修补一体化智能管道机器人系统，旨在通过技术创新实现管道检测、清洁、修复及火源监测的全流程自动化。研究目的聚焦于提升管道运维效率、降低人工风险，并减少能源损耗与维护成本，助力国家能源安全和智慧城市建设。
基本思路： 1. 需求分析与集成设计：通过实地考察与市场调研，明确管道机器人功能需求，提出“清扫-修补-巡检-监测”一体化架构，突破传统多设备分工作业模式。 2. 核心技术创新：智能识别与导航：采用 YOLOv5 算法对管道裂纹进行高精度实时识别，结合 ROS 系统实现路径规划与多模块协同控制，提升巡检效率。机械结构优化：设计弹簧弹力驱动的修补装置及自适应清扫结构，利用 3D 打印技术实现模块化装配，解决复杂管道环境下的动力传输与尺寸适配难题。环保与降本设计：采用可回收材料与低成本传感器，通过仿真建模优化能耗，使设备成本降低至行业同类产品的 5%。 3. 系统验证与迭代：搭建“感知-决策-执行”一体化原型机，通过实验室模拟与实地测试验证功能稳定性，并基于反馈进行多轮技术迭代。该研究通过多学科交叉融合与软硬件协同创新，为管道智能化运维提供了高效、安全、经济的解决方案，具有显著的技术先进性与产业化潜力。本项目设计了三种创新性结构，首先是设计了一种新型清扫结构，并首次将它应用于能源管道内壁，以减少管道内有机物。其次是设计了一种修补装置，其巧妙将弹簧弹力转换为向前推进的动力，并且利用 YOLOv5 算法对裂纹进行精确识别以实现巡检。最后是设计了灭火装置，可降低人员伤亡的风险。本项目构建了“清扫、修补、巡检”一体化样机计算模型，定量评估了“管道智修师”的增益效果。