气动蠕动式缆索爬升机器人的基本结构

提出用气动蠕动式爬升机器人自爬升缆索对其进行检测和维护的新思想。介绍基本结构和运动方式,讨论速度控制的工作原理和实现方法,并对机器人沿柔性缆索爬升和高空作业进行了实用化分析。     

缆索涂装机器人(CPR)爬升机构的研制

提出了特种机器人技术在缆索清洗、涂装、检查方面应用的新思想。在缆索人工涂装的基础上,研制了不同阶段的爬升机构模型,并提出了适于螺旋六棱柱缆索爬升的新机构。解决了机器人在大倾斜度缆索上爬升的难题,为特种机器人在极限环境中的应用提供了一个新的范例。     

缆索涂装机器人（CPR）爬升机构的研制

提出了特各只技术在缆索清洗、涂装、检查方面应用的新思想。在缆索人工涂装的基础上,研制了不同阶段的爬升机构模型,并提出了适于螺旋六棱柱的新机构。解决了机器人在大倾斜度缆索上爬升的难题,为特种机器人在极限环境中的应用提供了一个新的范便。     

基于TRIZ理论的缆索机器人爬升机构设计

TRIZ理论已成为解决技术创新问题的重要方法。针对斜拉桥缆索机器人负载大的爬升要求,运用TRIZ理论,将其分别转化为技术矛盾、物理矛盾、物场模型和HOW TO模型四个常用模型来进行了分析,并得出了合适的爬升方案。进行了实验室试验,试验结果表明其工作速度最大可达10.2m/min,最大承载能力为123kg,爬升斜度在0°~90°范围内可调,爬缆直径200mm内可调。     

新型连续移动式缆索机器人的结构设计与动力学分析

针对当前缆索维护作业自动化的迫切需求,设计出一种新型连续移动式缆索机器人装置的可行性方案,该机器人采用电动机驱动,并配合滚轮结构,使机器人在爬行和越障过程中均可实现快速、连续地移动.介绍了机器人的机构组成、工作原理及运动特点.在此基础上对机器人进行动力学分析,综合考虑机器人在非越障爬升状态和越障爬升状态下的运动要求,计算出机器人在缆索上工作时所需的附着力、临界驱动力和最大驱动力,进而对电机的参数做出初步估算.     

液压技术在缆索机器人中的应用

研制高速度、大负荷的爬缆机构，是实现斜拉桥缆索维护作业机器人化的关键，对于桥梁安全、美观具有重要意义。针对不同的工况，研制了液压调节装置的缆索机器人方便施工中的装卸、保障施工对缆索不同直径的要求。经过在上海徐浦大桥、南浦大桥上进行了现场试验，结果表明使用具有液压技术的缆索机器人在斜拉索桥上实现安全高效的爬升作业。     

斜拉桥缆索检测机器人结构设计与运动仿真

以实现斜拉桥缆索高效检测为目的,提出了一种新型缆索检测机器人结构设计。在对检测机器人的附着条件进行分析的基础上,利用三维设计软件Pro/E对机器人进行运动仿真分析,为提高缆索检测机器人的爬升能力以及机器人总体结构的优化设计提供了一定的参考依据。     

Mckibben气动人工肌肉在爬升和爬行机器人中的应用

Mckibben气动肌肉是一种使用比较广泛的气动人工肌肉，该文介绍了Mckibben气动肌肉的基本特性，分析了Mckibben气动肌肉在爬升和爬升机器人中的应用优势，并给出一些应用实例，最后指出了Mckibben气动肌肉在应用到爬升和爬行机器人时要克服的一些困难。     

在役缆索自动涂装研究动向

缆索涂装是影响斜拉桥等大型建筑结构美观的关键。在国内外相关研究基础上，对自动爬缆机构和缆索自动涂装系统的设计进行了讨论，指出电动摩擦轮式爬缆机构和电动缆索涂装系统等组成的缆索涂装机器人能胜任在役缆索自动涂装工作。     

斜拉桥爬缆机构的研制

研制高速度,大负荷的爬缆机构,是实现斜拉桥缆索维护作业机器人化的关键,对于桥梁安全,美观具有重要意义。针对不同的工况,研制了2类爬缆机构的工程化样机,经过实验室多次试验后,在上海徐浦大桥,南浦大桥上成功地进行了现场试验,结果表明2类爬缆机构都能在斜拉桥缆索上实现安全高效的爬升作业。     

一种全方位爬缆机器人的设计与分析

提出了一种应用于缆索维护的爬缆机器人机构实现方案，该机器人采用中心可转向的轮式驱动；介绍了机构组成及工作原理，在建立缆索曲线约束模型的基础上分析了机器人的驱动力，计算出了机器人能够在斜缆上工作所需要的临界驱动力；讨论了机器人在斜缆上工作时机器人轴和缆索轴不重合而出现偏心的原因，提出了减小偏心的方法，并计算出了为保持机器人对斜缆的适应性所需要的最小偏心量。实际应用表明，该机器人能够实现在缆索上的全方位运动，可适用于不同粗细的缆线，适合完成一系列缆索自动维护工作。     

Dynamic performance of a cable with an inspection robot — analysis, simulation, and experiments

A special cable inspection robot is designed to inspect automatically the cables of a cable-stayed bridge. The free vibration equation of the cable-robot system is derived firstly to study the dynamic characteristics and safety performance of the system. Then, the effect of the robot on the cable natural frequency is discussed, and the dynamic response equation when a robot is climbing at a constant speed is deduced. Furthermore, the effect of the cable vibration on the robot’s climbing ability is studied. The natural frequency characteristics of the robot are analyzed and optimized to avoid the resonance between the cable and the robot, using a finite element model. Additionally, dynamic cable responses are simulated under different conditions wherein the robot mass are 10 and 200 kg, and the speeds are 0.2 and 0.3 m/s, respectively. At last, to demonstrate further the dynamic characteristics of the cable-robot system experimentally, cables are set up on the Junshan highway bridge over the Yangtze river. Similar experimental models of these cables are constructed, and vibration experiments are conducted to validate the theoretical calculation. The results show that a light robot has little effects on the cable vibration amplitude and vibration acceleration; this confirms the safety of the cable.     

缆索爬行机器人结构设计与动力学仿真

以实现缆索无损检测为目的,提出了一种用于携带缆索检测仪器的新型缆索爬行机器人的本体结构方案。机器人整体采用框架式的结构,其最主要的特点是实现了机器人爬行状态下调节抱缆力的功能。建立了抱缆力调整装置的数学模型。在AD.AMS中进行了动力学仿真分析,得到了机器人的动力学特种曲线。     

线缆巡线机器人机械结构设计及动力学分析

设计一种新型的线缆巡线机器人，将被用作移载平台实现线缆健康状态检测。介绍了机器人的机械结构组成，对其在线缆上的爬行动作进行动力学分析，推算出其平稳行走的驱动力条件。在ADAMS仿真软件下验证了运行结果。     

爬壁机器人研究现状及发展趋势

爬壁机器人是指能够依附在物体的表面进行多自由度移动并完成作业的机电系统，特别适用于执行特殊任务，因而具有良好的应用前景和广泛的市场需求。根据黏附机理的不同，爬壁机器人可分为负压吸附、静电黏附、仿壁虎干黏附、仿生湿黏附等类型。从黏附机理、应用范围以及黏附特点三个方面概述了爬壁机器人领域的国内外研究现状，为统一分析比较不同种类爬壁机器人的负载性能，提出基于比黏附能密度的机器人整体黏附性能分析方法，并为解决其大负载和小体积之间的矛盾提出新的材料和结构设计思路，分析微型爬壁机器人在航空发动机故障检测领域的应用前景，总结出其在材料智能化、驱动新型化、体积小型化和黏附机理协同化等方向的发展趋势。     

并联构型四履带足机器人的越障特性分析

对自行设计研制的并联机构型四履带足机器人行走机构的越障能力进行了分析,给出了该机器人可以越过的最大垂直高度与车体参数之间的关系,并与普通的四履带和双履带行走机构进行比较,证明了该行走机构具有很强的越障能力和越障平稳性。     

Modifed Pre-stretching Assembly Method for Cable-Driven Systems

Soft cable-driven systems have been employed in many assembled mechanisms, such as industrial robots, parallel kinematic mechanism machines, medical devices, and humaniform hands. A pre-stretching process is necessary to guarantee the quality of cable-driven systems during the assembly process. However, the stress relaxation of cables becomes a critical concern during long-term operation. This study investigates the e ects of non-uniform deformation and long-term stress relaxation of the driven cables owing to moving parts in the system. A simple closed-loop cable-driven system is built and an alternating load is applied to it to replicate the operation of transmission cables.Under di erent experimental conditions, the cable tension is recorded and the boundary data are selected to be curve-fitted. Based on the fitted results, a formula is presented to estimate the stress relaxation of cables to evaluate the assembly performance. Further experimental results show that the stress relaxation is mainly caused by cable creep and the assembly procedure. To remove the influence of the assembly procedure, a modified pre-stretching assembly method based on the stress relaxation theory is proposed and verification experiments are performed.Finally, the assembly performance is optimized using a cable-driven surgical robot as an example. This paper proposes a dual stretching method instead of the pre-stretching method to assemble the cable-driven system to improve its performance and prolong its service life.     

绳索-弹簧机构工作空间分析

对于绳索牵引并联机构,因绳索只能承受拉力而不能承受压力,因此完全约束的n自由度绳索牵引并联机构至少需要由n+1根绳索来驱动,冗余驱动会导致成本增加,绳索拉力求解复杂。绳索牵引并联机构中,在末端执行器与机架之间选择适当位置引入弹簧,构成绳索-弹簧机构,由弹簧来提供被动力,则可以实现绳索驱动器与自由度数目相同的可控绳索-弹簧机构。以平面3根绳索1根弹簧机构为例,建立模型,求解可行工作空间,分析弹簧参数对绳索-弹簧机构可行工作空间的影响,采用遗传算法对机构构型进行优化,并对比分析优化前后的工作空间指标。结果表明,绳索-弹簧机构在构型优化选择适当的弹簧参数后,可以显著改变工作空间及其质量,为后期规划动平台的运动轨迹提供参考。