气动多吸盘爬壁机器人

介绍了一种气动爬壁机器人的原型设计,该机器人新颖之处在于采用多个吸盘组成的吸附机构和气动柔性驱动机构,它可以在玻璃面上和平整的金属表面上蠕动爬行。主要阐述了爬壁机器人关键结构的设计、安全性分析、控制系统和运动实现。     

单吸盘爬壁机器人的吸附稳定性的分析及计算

提出并采用变动力矩轴的方法 ,建立了爬壁机器人系统力学模型 ,解决了爬壁机器人吸盘压力分布函数不可解的问题。并在此基础上 ,分析了爬壁机器人在匀速爬行时的稳定吸附条件 ,为在爬壁机器人设计过程中确定一些主要参数提供了必要的理论基础     

基于旋翼负压混合吸附的爬壁清洗机器人系统动力学性能研究

针对爬壁清洗机器人越障时,负压装置的吸附力下降导致吸附不稳定的问题,设计了一种旋翼负压混合吸附工作的多边形履带清洗机器人,并对爬行稳定性及越障性能进行了动力学分析。首先根据机器人爬壁的运动原理,建立机器人沿玻璃幕墙上的动力学模型,计算出电机理论驱动力矩;其次分析机器人在跨越障碍过程中的运动模型,结合与壁面接触的实际受力状态,对越障过程中关键阶段的本体倾翻、滑移两种失效形式进行运动学和动力学分析;然后根据玻璃幕墙实际的障碍高度,确定多边形履带的参数和理论驱动力矩的大小,并研制了实验样机进行爬行和越障试验,结果表明所设计的机器人具有良好的越障性能。     

一种多吸盘爬壁机器人原型的研制

介绍了一种仿坦克的爬壁机器人原型设计，该机器人新颖之处在于采用多个吸盘组成的吸附机构和单链条爬行及转向机构，它可以在玻璃幕墙和船壳等墙面上连续爬行，并有一定的越障能力。主要阐述了爬壁机器人关键结构的设计、安全性分析、转弯技术和越障实现的设计思想，并简要对其控制系统进行了介绍。     

爬壁机器人滑动式负压吸盘吸附特性的实验研究

针对一种带有滑动式负压吸盘爬壁机器人的吸附特性进行了试验研究，通过测试吸盘在风机突然开启、突然关闭以及遭遇壁面缝隙发生泄漏3种情况下的负压响应曲线，分析并绘制了风机吸盘系统的工作特性曲线，建立了吸盘内负压模糊控制系统，为吸盘的结构设计和负压控制提供了依据。     

爬壁机器人新型滑动式负压吸盘空气流场的数值模拟

爬壁机器人滑动式负压吸盘的吸附特性对整个机器人系统的可靠工作至关重要,空气泄漏是影响吸附特性的关键因素。目前研究的爬壁机器人吸盘结构都有摩擦力大,运动不灵活的缺点。为了提高机器人运动的灵活性,改进吸盘结构,通过模拟计算,得到不同缝隙高度下爬壁机器人滑动吸盘内空气泄漏量、压力场和速度场的分布,并对不同结构尺寸下的结果进行了比较,为吸盘结构的改进提供了依据。     

多吸盘框架式爬壁机器人系统的设计与分析

为实现在非磁性壁面上的检测与修护工作,同时满足高效、无损、自动化的要求,设计一种框架式爬壁机器人。根据壁面特征及爬行要求,确定机器人的机械结构和电气系统构成,采用电机与气动结合的驱动方式。对关键元件吸盘进行密封处理,分析机器人的吸附稳定性,机器人的运动控制策略及机器人在吸盘切换时的策略选取。     

用于玻璃幕墙清洗作业的爬壁机器人系统

爬壁机器人是一种极限环境作业机器人 ,它有着极为广泛的应用前景。主要介绍了一种新型用于高楼玻璃幕墙清洗的壁面爬行机器人的本体结构、控制系统以及它的清洗作业系统。     

大型承压设备爬壁机器人磁桥设计和试验研究

针对大型承压设备轮式爬壁机器人磁轮吸附力不足的问题,对爬壁机器人磁吸附结构进行了优化设计与实验研究。通过爬壁机器人受力状态及吸附力要求的物理分析,提出了磁轮与磁桥结构相结合的磁吸附方式;利用建立的有限元仿真模型,确定了最佳永磁体长度、高度、宽度等规格参数,并研究了磁桥与容器壁面空气间隙对爬壁机器人吸附力的影响;设计磁吸附力测试装置进行了实验,然后与有限元仿真结果进行了对比。研究结果表明:该磁桥结构能够为轮式爬壁机器人提供充足的吸附力,能避免机器人爬行过程中出现的向上爬行打滑和横向爬行侧滑问题。     

基于SMA驱动的仿生无源负压吸盘研究

针对负压吸盘在爬壁机器人吸附装置应用中存在的不足,提出了一种单程形状记忆合金（SMA）弹簧驱动器驱动的仿生多腔无源负压吸盘．解决了现有负压吸盘吸附装置不易微小型化、功重比低的缺点。该吸盘基于仿生学原理,采用当前发展迅猛的仿生智能材料——形状记忆合金,并基于拓扑机构学原理进行多腔体智能吸附机构结构设计,为爬壁机器人的壁面吸附机构设计提供一种方法。     

滚轮黏附式爬壁机器人的附着机理及应用试验研究

壁虎依靠脚掌上的纳米级刚毛,可以附着在光滑的壁面甚至天花板上,并且可以以较快的速度自如爬行。以分子间作用力为附着机制的仿壁虎黏附爬壁机器人,在军事和民生领域都有非常迫切和广阔的应用需求。壁虎在壁面爬行时,足端斜向上运动带动脚趾以一定角度旋转脱离接触面,以这种稳黏附、易脱附的爬壁机制为启示,设计了一种滚轮黏附式的仿生爬壁机器人。开展了机器人爬壁状态下的力学原理分析,得到了电机扭矩、机器人自重与黏附力的关系。在采用电机驱动、齿轮传动的四驱结构的基础上,设计了稳黏附、易剥离的四辐条滚轮机构,实现了轮式机器人在光滑壁面的爬行。通过拍摄并分析机器人爬壁的高速视频,得到了机器人爬壁的启动加速度和稳定后的爬行速度。为了进一步测试分析机器人爬行于不同倾角平面时黏附力的变化范围及变化规律,设计了精度为3 mN的二维力传感测试平台,验证了仿壁虎机器人轮式黏附垫的黏附性能,结果显示研制的滚轮黏附式爬壁机器人可以在光滑垂直壁面上实现快速稳定地爬行。     

电磁诱导式喷雾机器人导航控制设计

利用电磁感应技术对喷雾机器人的导航控制系统进行了设计,提出了一种基于PD控制的四轮独立驱动、实时跟踪诱导的控制算法.该算法能够使喷雾机器人在转弯时自动调整行走速度和路线.运行试验表明,算法程序稳定、可靠,满足了喷雾机器人的功能要求.     

基于智能PID算法的爬壁机器人位置伺服控制方法

针对爬壁机器人实际与理想作业位置偏差过大的问题,提出了基于智能PID算法的爬壁机器人位置伺服控制方法。通过分析爬壁机器人的运动状态,构建爬壁机器人的运动学模型,获取爬壁机器人的运动规律和其位姿变化特征。运用智能PID算法对爬壁机器人的位置实施伺服控制,利用遗传算法不断调节机器人控制参数,得到最佳适应度函数,生成全局最优的PID控制参数。根据爬壁机器人运动状态得出控制终止条件,获取最终的位置伺服控制结果,实现爬壁机器人位置伺服控制。实验结果表明,所提方法的位置伺服控制稳定性较好,能够有效提高位置伺服控制精度,增强抗干扰性。     

图像拼接技术在爬壁机器人位置伺服控制系统中的应用

针对传统爬壁机器人对裂缝图像拼接效果差而导致位置控制结果不精准、工作效率较差的问题,提出基于图像拼接的爬壁机器人位置伺服控制系统.选取 STM３２F１０３RCT６ 为主控芯片,采用气动方式设计机械气动结构,利用 PLC 位置伺服控制器实现故障电路检测.设计视觉控制平台,避免强电磁场影响.软件部分依据 CCD 相机实现机器人视觉监测,采用图像拼接技术删除相邻图像的边缘处重叠部分,实现对墙壁裂缝的准确监测,利用机器人运动速度及机器人预设位置轨迹计算爬壁机器人的位置伺服控制值,将该值传输至系统硬件,实现位置伺服控制.由实验结果可知,所设计系统对裂缝全景图像拼接的精准度较高,机器人的位置伺服控制准确率为 ９７．５％ .     

电磁驱动微小型机器人控制系统的研究

介绍了一种新研制的电磁驱动微小型机器人的原理和控制系统,阐述了如何通过计算机来控制微机器人的运动参数,对数据进行采集分析,并较好地实现了人机通信。该系统主控制器是一台内插PC-6315模入模出接口卡的计算机,用来产生驱动机器人的波形信号,并同时对运动参数进行采集分析处理,实时改变驱动信号以达到最优控制。     

机器人关节裂纹传动系统机电耦合动态特性研究

服务机器人关节采用驱控一体化集成设计,并且传动系统采用小模数变位齿轮。关节频繁运动容易导致齿轮传动系统产生裂纹,裂纹引起刚度变化从而影响整个系统的动态特性。根据变位齿廓建立变位齿轮裂纹刚度计算模型,分别研究变位系数、多种裂纹形式对时变啮合刚度的影响;其次利用集中参数法构建了机器人关节机电耦合平移—扭转动力学模型,并将驱动电机的电磁特性、齿侧间隙等因素考虑入方程中;最后通过统计学分析裂纹对传动系统的影响。研究结果表明：正变位使刚度增大,负变位反之;双侧裂纹对刚度的影响明显大于单侧;随着裂纹加深,时变啮合刚度加速降低;随着传动系统级数的增加,裂纹对传动系统的影响逐渐减弱。研究结果为变位齿轮传动系统裂纹故障诊断提供理论基础。     

在滚齿机上加工插齿刀的方法

在Y38型滚齿机上，增加一条径向进给内联系传动链，可实现在滚刀垂直进给运动的同时，使刀架立柱作径向进给运动，从而满足加工插齿刀时所需的机动径向进给运动。文中对机动径向进给运动链进行了换置计算，并给出了换置挂轮的计算结果。     

基于行星轮系的移动机器人及其特性分析

提出了一种新的移动机器人——基于行星轮系的移动机器人,并主要研究了其越障性能、跨沟性能和静态稳定性,证明这种机器人具有很好的环境适应能力,越障能力强。     

六轮磁吸附爬壁机器人铅垂壁面滑移转向点到点路径规划

针对一种六轮磁吸附爬壁机器人车辆,基于车轮触地点的速度分析和机器人力平衡关系,建立了铅垂壁面作业时的滑移转向动力学模型。根据坐标系转换得出车辆的转向运动轨迹,分析了左右两侧车轮转速的不同对滑移转向轨迹的影响规律,提出了点到点的车辆通用和简化路径规划方案。研究结果可为六轮磁吸附爬壁机器人车辆点到点的运动规划和轮速控制提供理论依据。     

一种双负压吸盘壁面清洗机器人及其控制系统研究

介绍了一种壁面适应性较强，能跨越水平窗框类障碍的双吸盘吸附式玻璃壁面清洗机器人系统，对其控制系统进行了研究，并对机器人的越障过程进行了分析。试验表明，该清洗机器人机构简单、控制可靠、清洗效果好，具有一定推广价值。