新型高楼幕墙清洗机器人的研制及安全性分析

针对目前高层建筑玻璃幕墙引发的清洗问题,研制了一款新型高楼幕墙清洗机器人。首先,采用楼顶辅助机装置、复合清洗方式和真空吸盘吸附方式,设计了一款集移动、清洗和吸附于一体的机械式清洗装置。然后,根据高空清洗过程中存在的不安全因素,着重分析了自然风力产生的吸附安全问题,并进行了相关的数值计算,借助FLUENT软件模拟自然风环境,与经验公式计算结果进行对比,得出了吸盘尺寸的选取方案。最后,通过原型样机试验,进一步说明此机器人清洗高效、安全稳定。     

真空吸盘式爬壁清洗机器人的研究与开发

研制了一种能够爬行在幕墙玻璃上并完成清洗工作的爬壁机器人。机器人采用双侧多吸盘履带式行走机构,在任意时刻至少有6只吸盘处于吸附工作状态。控制系统打破了传统爬壁机器人对大量使用传感器的依赖,巧妙改装并使用带传动控制吸盘的吸排气;一台直流电动机通过蜗轮蜗杆减速机和双侧离合器,带动两侧链轮转动。驱动机器人爬行。真空泵作为吸附动力源;电磁阀与电磁离合器的联动使内侧吸附吸盘个数变化,并提供速度差,实现了转弯功能。文中对防止机器人在壁面发生滑脱和倾翻两种状态进行了力学分析。且其清洗机构依靠滚刷滚动摩擦擦洗玻璃。样机具有控制系统简单、运行可靠、成本低廉的特点。     

风电塔筒爬壁机器人吸附结构优化设计及试验研究

为适应风电塔筒外壁作业需要,设计了一种可自适应曲面的永磁吸附履带式爬壁机器人,并对吸附结构进行了优化。首先建立了爬壁机器人在壁面的吸附力学模型,分析了爬壁机器人永磁吸附单元所需要的最小吸附力;其次设计了永磁吸附单元的基本结构及履带上永磁吸附单元的排列方式,通过有限元软件分析了不同设计参数对永磁吸附单元吸附力和磁质比的影响,并基于响应面模型,通过多目标优化分析得到了设计参数的最优值;最后通过永磁吸附单元和整机试验验证了吸附结构优化结果的可靠性及爬壁机器人负载稳定性。     

基于图像处理的机器人控制系统的研究设计

针对高空幕墙清洗强度大、效率低及存在安全隐患等问题,设计了一种基于STM32和LPC4300的清洗机器人控制系统。首先提出了以电动推杆、伺服电动机和真空吸盘为基础的系统控制方案;其次,为了提高清洗机器人的智能化水平,提出了以图像传感器OV9715作为图像采集单元和以LPC4300作为图像处理器的机器人视觉控制系统;然后,针对机器人在清洗过程中的图像识别问题,提出了基于HSI颜色空间的图像识别方法;最后,对清洗机器人进行了人机交互界面的设计。测试结果表明,该清洗机器人控制系统具有操作简单、控制灵活及实时性高等特点,具有良好的应用前景。     

永磁吸附履带式爬壁机器人转向动力特性分析

针对永磁吸附履带式爬壁机器人壁面转向过程中转向中心偏移问题,根据该类型爬壁机器人的结构特点,结合履带车辆转向理论,对爬壁机器人壁面转向条件进行分析,建立其转向动力学模型。通过实例计算,得到了爬壁机器人转向中心偏移量和所需驱动力的变化规律,分析了转向中心偏移对转向动力学模型的影响,以及载荷分散机构、磁吸附单元间隙对转向过程的影响。结果表明,转向动力学模型中忽略转向中心偏移会导致转向所需驱动力的计算结果偏大;载荷分散机构对机器人的转向影响很小,但可以改善壁面法向载荷分布;减小磁吸附单元间隙,有利于爬壁机器人的壁面转向。该分析结果为永磁吸附履带式爬壁机器人的设计和优化提供了基础。     

基于FFTA的自攀爬幕墙清洗机器人可靠性分析

幕墙清洗机器人属于极限作业机器人,对可靠性的要求非常高.本文结合国家大剧院外墙清洗开发的自攀爬幕墙清洗机器人系统的研究,运用模糊故障树分析方法对该机器人的可靠性进行了研究,为机器人的设计提供依据.     

圆锥幕墙清洗机器人系统研制

幕墙清洁机器人的发展潜力被人们广为看好,但目前研究范围主要为平面幕墙,对于曲面幕墙,由于难度大少有成功样机.结合广州白云新机场指挥塔玻璃幕墙的清洗机器人开发,根据指挥塔的结构特点,采用运动分离方法,设计了一种适用于倒圆锥曲面幕墙清洗机器人系统.简要介绍了该机器人机械和控制系统结构.     

履带式深海网箱清洗机器人的设计

深海网箱养殖是一种高投入、高产出的现代化养殖方式,在我国深海渔业养殖产业中应用越来越广泛,但在使用过程中存在网衣附着物清洗问题。为解决这一问题,设计了一种履带式深海网箱清洗机器人。介绍了这一清洗机器人的整体结构、工作原理与控制系统,并进行了反冲装置防倾覆分析。这一清洗机器人依靠反冲装置和两组三角履带轮实现贴附网衣表面行走,同时清洗网衣,清洗效果良好。     

履带式爬壁除锈机器人设计及试验

针对修船作业中船舶壁面的除锈问题,设计了一种单纯采用永磁吸附实现附壁的履带式爬壁机器人,利用其上搭载的高压水射流装置实现除锈。首先,设计的永磁吸附单元由多块永磁体组成,采用Halbach充磁方向布置,单块磁吸附力理论接近1.4 kN;然后,机器人行走方式采用同步链传动、双链条履带结构,使永磁吸附单元可靠稳定的吸附在壁面上,链条的涨紧采用垂直涨紧和水平涨紧相结合的方式,驱动系统采用双电机驱动及锥齿换向结构,同时清污盘与框架的连接采用十字铰接式柔性设计。最后,对制造的永磁吸附单元开展力学实验,对搭建的功能性样机开展水平运动、垂直爬壁和1∶1实船模型爬壁等实验。研究结果表明：制造的单块永磁吸附单元的吸附力可达1 kN,满足机器人抗倾覆要求;功能性样机在爬壁实验中是可以可靠附壁的,同时可实现机器人的行走和转向运动,为后期工程样机积累了实验数据,为机器人进一步优化奠定了基础。     

可变位履带式地震废墟搜救机器人的设计

针对地震后搜救遇到的问题,设计了一款可变位履带式地震废墟搜救机器人。首先分析和验证了可变位履带式机器人的结构特点和可行性,然后对机器人的控制系统硬件组成进行了架构,在此基础上通过Pro/E软件对机器人进行了三维实体建模和整机运动仿真。仿真结果表明了可变位履带式地震废墟搜救机器人运动方式多样,满足功能要求,具有一定的应用价值。     

中央空调风管清洗机器人研究

为了改进中央空调通风系统清洗过程中空间受限和无法检测的弊端,用中央空调风管清洗机器人替代人工操作,以人为本开展清洗机器人设计.通过对清扫过程、风管尺寸及机器人运动范围进行分析,设计了一种中央空调风管清洗机器人,采用履带式运动方式,保证机器人在管道内运行的可靠性以及管道清洗达标.对其结构特点、工作原理、结构设计和控制方案等方面进行了阐述,研究的样机能够应用于中央空调清洗实践,清洁方便易行,节能、环保、健康.     

船舶脱硫塔壁面盐巴清理机器人的设计与受力和仿真分析

针对船舶脱硫塔壁面附着盐巴清理难、清理环境恶劣等问题,根据需求设计了一种磁吸附履带式盐巴清理机器人的原理样机,帮助工人高效地清理脱硫塔壁面附着的盐巴。基于三维建模软件SolidWorks,建立机器人的三维模型。该机器人由镶嵌有永磁铁的履带、刚刷、电动机和舵机等组成,作业时履带式行走机构吸附在脱硫塔金属壁面上,通过单片机控制传动机构完成清理作业。对该机器人进行静力学和动力学分析,并对机器人进行了静动态安全仿真,为制作工程样机打下基础。     

大型油罐爬壁机器人吸附结构的优化设计

以用于大型油罐视频检查的爬壁机器人为背景,对爬壁机器人的吸附结构进行优化设计。综合已有的吸附结构方式,结合实际应用环境,选择履带式永磁吸附方式,通过分析爬壁机器人可能的失效形式,计算得到了最小吸附力,并在仿真实验的基础上,分析比较了最小吸附单元可能的四种结构形式,确定了吸附单元最终的结构形式,计算校核该种结构形式的吸附力的可靠性。最小吸附单元包括永磁体、扼铁、隔磁块,磁吸附力大小主要受尺寸、结构布局的影响,利用SolidWorks建立最小吸附单元的三维装配模型,将装配模型导入ANSYS Workbench中,对模型进行磁场分析得到其磁通密度云图和磁吸附力云图,将分析结果进行比较选择,确定理想模型吸附力的大小,最终通过试验制造,验证吸附结构的真实承载情况。     

基于RecurDyn的履带式消防机器人设计与爬梯运动学仿真

设计一款用于复杂环境的履带式消防机器人,在不同环境下,其可靠性和稳定性显得更加重要。该机器人采用履带式底盘结构,采用阻尼弹簧减振器作为减振系统,克服了传统履带结构带来的振动问题。对机器人的爬梯过程进行运动学分析,得出运动方程。在RecurDyn/Track LM模块下,对设计的履带消防机器人进行爬梯过程的仿真分析,得到机器人爬梯所需的驱动转矩;针对仿真试验得出的重心变化曲线,进行了机器人爬梯的稳定性分析。     

火电厂爬壁机器人研究进展

爬壁机器人能够替代人工完成高难度、高风险的高空工程作业,在舰船清洗、液化气罐检测等诸多领域已经得到广泛的应用。基于现代爬壁技术在机器人领域的实际应用,对爬壁机器人的工作原理进行了介绍,分析了真空吸附、磁力吸附、静电吸附、仿生吸附以及攀附式吸附等不同吸附技术的特点,比较了轮式爬壁机器人、履带式爬壁机器人、足式爬壁机器人等多种爬壁机器人移动机构的优缺点。最后,结合火电厂应用环境特点,重点分析了爬壁机器人在火力发电厂的应用案例,探讨了火电厂爬壁机器人的发展趋势,指出复合吸附结构与移动方式是未来火电厂爬壁机器人的发展热点。     

全液压高楼外墙清洗机设计

高楼外墙及幕墙清洗专用。解决了移动拼装组合、三缆同步、吊栏吸盘防震摆等难点。实现高楼外墙安全高效地清洗、装饰、喷涂及安装维护等多种功能。     

基于滑动操作模型的履带机器人驱动力设计

履带式结构由于能够提供较大的推进力和良好的复杂环境通过能力,因此被广泛应用于很多的机器人设计当中。基于滑动操作模型详细分析了履带式机器人运动时的运动状态和受力特点,提出了一种履带式机器人力学模型,分析了机器人运动时的驱动力。根据分析结果,对履带式机器人的一些设计问题提出了新的思考。     

一种新型高楼清洗爬壁机器人的设计

设计出一种气驱动、真空吸附、灵活移动的十字框架式清洗爬壁机器人。机器人本体上装有清洗装置和污水再回收系统使机器人实现自给供水,减轻负载重量。十字框架结构和真空吸附方案使机器人灵活移动,避障能力强。通过一种稳定的PLC控制方案,使机器人具有自动和手动两种操作方式,使其能更好地完成高层建筑壁面的清洗工作。     

履带式管道巡检修复机器人弯管通过性研究

管道在能源的运输方面具有重要的作用,其安全、合理、稳定的运行具有重要的意义。以DN250～350 mm的油气管道为主要应用场景,设计了一种以丝杆螺母变径机构达到自适应目的的履带式管道巡检修复机器人。该履带式管道巡检修复机器人分为驱动单元、检测单元、连接单元和隔离修复单元。通过几何分析研究管道几何约束对弯管通过性的影响可知,当该机器人组成单元的长度小于452.88 mm时,从几何约束角度分析可以通过弯管;运用坐标转化法对机器人运行过程进行了运动状态分析,研究该管道机器人的运动特性,得到该机器人的速度方程。由分析可知,履带式机器人采用3履带差速特性的方式通过弯管时运动更加平稳。采用仿真分析的方式,验证了其对弯曲管道形态的通过性。该研究可为油气管道的稳定巡检、应急安防与处理处置提供参考。     

履带式船舶除锈爬壁机器人关键机构设计

研制了一种履带式船舶除锈爬壁机器人.该机器人本体和负载质量较大,对吸附机构的驱动性能要求较高.设计了爬壁机器人吸附机构,选择了磁性材料、确定了磁路结构并实现橡胶封装;设计了爬壁机器人传动机构,选择了传动方式,确定了链条张紧装置;选择了关键驱动部件.样机试验表明,爬壁机器人结构和工艺设计合理,工作状况良好.