爬壁机器人发展与关键技术综述

针对目前国内外对爬壁机器人的研究现状和不足,分别从吸附方式、行走方式、驱动方式和壁面过渡等方面进行归纳总结,论述爬壁机器人面临的主要问题和发展趋势.结果表明:爬壁机器人在吸附方式方面存在吸附性和机动性之间的矛盾,在壁面过渡能力方面仍存在一定的局限性,距离实际应用还有一定距离.对爬壁机器人关键技术的研究方向提出展望.     

具有良好壁面过渡能力的新型爬壁机器人动力学建模与分析

不同类型的环境和凹凸不平的壁面对爬壁机器人的平稳性和可靠性提出要求,设计一种轮足式永磁吸附检测风力发电机故障的爬壁机器人,该机器人具有一定的负载能力、越障能力、灵活可靠等特点,可以实现水平壁面到竖直墙壁的交互式过渡。根据永磁吸附爬壁机器人运动原理,设计其机械结构并建立机器人沿风力发电机塔筒向上、向下以及悬壁面3种姿态的力学和运动学模型,运用Matlab/Simulink软件,对爬壁机器人在不同位置下瞬时启动的加速度进行仿真,最后利用ADAMS软件对爬壁机器人壁面越障进行了实验仿真。样机实验及仿真实验结果表明:该新型爬壁机器人在运行中平稳可靠,能够很好地实现壁面平稳过渡,为爬壁机器人在实际作业中平稳运动提供了理论依据。     

一种新型爬壁机器人的研究

提出一种新型永磁吸附式爬壁机器人,采用三角形车身结构,两个三角履带前轮和一个万向后轮,适用于压力容器的圆柱形或球形壁面。利用Pro／E软件建立实体模型,将数据导入ADAMS软件中,并对其建立约束、定义材料属性和接触、添加驱动等完成动力学模型建立。以6 m／min的速度进行半径2 m的圆柱面爬行仿真和爬越5 mm余高焊缝仿真,并与传统四轮式机器人对比。仿真结果表明,该爬壁机器人可有效适应圆柱形壁面,与壁面贴合可靠,同时爬越焊缝时可大大减小冲击和振动。     

球罐作业机器人机构设计与分析

针对实际球罐作业中工作效率低、工作环境差等问题,提出一种用于球罐内壁作业的双足式爬壁机器人机构。该机构采用并联机构构成腿机构,丝杠滑块驱动,可实现越障、沿壁面匀速运动、转弯等,适用于较大内径范围的球罐作业。介绍了并联式爬壁机器人机构构成及工作原理,阐述了爬壁机器人前进和转弯过程的运动实现,建立了运动学数学模型,得出其位置、速度及加速度的运动学逆解解析形式,为机构设计、控制提供了理论工具。     

压力容器磁粉检测机器人控制系统设计

针对大型压力容器焊缝磁粉检测人工劳动强度大以及效率低等问题,设计了一种能够携带磁粉检测设备,以焊缝为路径引导,对压力容器焊缝进行磁粉检测的爬壁机器人。本文主要对检测机器人的控制系统进行了设计,控制系统由机器人本体端与远程控制端两部分组成,二者通过现场覆盖的无线局域网实现数据交互。机器人本体端以STM32单片机为微控制器,负责解析数据指令与电机运动控制,远程控制端以工控机为处理器,负责焊缝图像与磁粉图像识别以及焊缝跟踪。实验结果表明,在初始偏差为60mm时,该系统能够对容器上的焊缝进行实时跟随,跟踪精度达到±2mm,满足焊缝跟踪需求,并且标准磁粉检测试片的磁痕显示清晰,表明机器人具备焊缝磁粉检测的能力。     

电厂钢结构除锈爬壁机器人的设计与分析

设计了一种电磁吸附履带式除锈爬壁机器人,可实现对狭窄立柱、横梁等电厂典型钢结构的高空喷砂除锈并回收砂粒。通过建立爬壁机器人沿钢结构壁面喷砂除锈的静力学模型和动力学模型,推导出爬壁机器人向上爬行的电机启动转矩和工作转矩,为电磁铁和电机的选择提供理论依据。利用MATLAB进行计算仿真,获得机器人不沿壁面下滑时吸附力与静摩擦因数、钢结构壁面倾角的关系,讨论了机器人不发生倾覆时摆臂摆角、壁面倾角对吸附力性能的影响。分析结果表明,当钢结构壁面倾角为21.8°,且静摩擦因数为0.4时,机器人所需的磁吸附力达到最大值。当机器人单侧履带的电磁铁数量为20块时,选择吸附力大于54.37 N的电磁铁安装于履带上,机器人不会出现下滑和倾覆,可以保证机器人爬壁的安全性。     

船舶除锈爬壁机器人控制系统研究

介绍一种船舶除锈爬壁机器人控制系统.根据船舶除锈对爬壁机器人的控制要求,确定了控制系统采用上下位机两级分布式的控制方案,并分别对上下位机控制系统的硬件和软件进行设计.搭建爬壁机器人控制系统的硬件实物,并进行相关实验测试.试验结果表明:该控制系统有较好的应用性能,能够满足机器人控制系统的要求.     

基于PLC的对称式爬壁机器人的设计

针对壁面作业的特殊性,爬壁机器人必须具备吸附和移动两个基本功能,设计了一种气压驱动、真空吸附、灵活移动的对称式爬壁机器人。该机器人主体部分由有机玻璃构成,既可以减少机器人的质量又可以增加机器人的整体刚度;主要部件是气缸和真空吸盘,采用三菱FN系列PLC控制,由X方向和Y方向上的主气缸及Z方向上的副气缸相互配合完成本体移动、吸盘组吸附和脱离及其他辅助功能。通过对机器人的整体控制实现机器人作业,可降低人工工作的劳动强度,防止工人在壁面作业时出现安全事故。     

高架与爬壁重构的船舶外板喷涂机器人设计

针对船舶外板喷涂机器人的设计,应用重构设计理论,提出了基于高架机器人与爬壁机器人的模块化重构设计思想,对重构机器人的关键技术进行了分析,包括高架关键技术、爬壁关键技术、共通关键技术,并进行了技术对比。最后,以某船厂的实际应用为例,对重构机器人设计指标、重构系统原理、重构机械模块和控制系统重构模块进行了设计与研究。     

超高压水射流船舶爬壁除锈机器人力学特性分析

设计了一种超高压水射流船舶爬壁除锈机器人,具有承载250MPa超高压水射流除锈的功能.爬壁机器人采用履带式永磁吸附,由于存在壁面法向的超高压水射流力,机器人的吸附和上爬受到一定的影响.笔者综合分析了爬壁机器人受壁面法向超高压水射流力作用的四种工况特性,推导了静力学和动力学方程,对爬壁机器人进行了力学分析.分析结果表明:超高压水射流力产生的倾覆转矩、机器人本体重心位置以及本体自重对机器人吸附和爬壁影响很大.     

基于阿里云的电阻点焊数据监测系统设计

基于阿里云物联网平台和MQTT(消息队列遥测传输)通信协议技术,设计了一套以STM32F103VET6单片机为主控核心,以阿里云IoT Studio(物联网应用开发)网页为监测界面的电阻点焊数据监测系统,实现了电阻点焊过程的在线监测和焊接电流、电极压力曲线的远程实时显示.该监测系统的设计分为硬件和软件两个部分,主要内容...     

大功率电法勘探发射机输出电缆状态监测系统分析

针对大功率电法发射机输出电缆易被盗、易危及附近的人畜安全、造成工期延误以及现有发射机不具备接地电阻测量功能等问题,提出了一种发射机输出电缆状态监测方法,并设计了一款基于STM32的大功率电法勘探发射机状态监测系统.经测试验证,该系统能在电缆被盗时即时触发声光报警并通过无线通信模块通知勘探人员,还能够自动测量发射机输出回...     

基于STM32的毛巾自动缝边机控制系统研发

在分析毛巾自动缝边机工作原理的基础上,自主研发一款毛巾自动缝边机控制器。该控制器以STM32控制芯片为核心,主要电路有RS485通信电路、CAN总线接口电路等;串行通信模块负责控制器与PC机和触摸屏的数据通信,完成系统执行程序的下载及控制器运行状态的监控,实现了毛巾由原料到成品的自动化生产过程。     

基于无线局域网的点焊质量监测系统

设计了基于Zig Bee网络的电阻点焊无线监测系统,重点介绍系统的软、硬件构成、无线网络的拓扑结构以及系统的工作流程。无线监测系统主要由下位机监测模块、Zig Bee无线通信模块以及监测中心三部分构成,无线局域网采用网状拓扑结构。系统通过多参数监测焊接车间每台焊机的焊接过程,充分利用各参数所包含的质量信息,建立能够反映焊接质量的数学评估模型,实现了电阻点焊焊接质量的在线评估,并通过动态电阻特性曲线来表示评估结果。系统运行结果表明,Zig Bee无线网络抗干扰能力强,信号传输稳定,系统整体响应速度快,完全可以达到电阻点焊过程网络化实时监测的目的。     

基于线性可分SVM的自动化机床在线故障监测系统设计

针对自动化机床在线故障监测存在的问题,设计一种基于线性可分SVM的故障监测系统。在线监测系统的硬件结构由STM32F103ZET6型单片机、传感器模块、存储器模块、通信模块和显示模块等部分组成;在软件算法流程上,利用线性可分SVM分类器,可以确保数据集到最优超平面的几何间隔最大,同时提升距离最优超平面最近数据点的可信度及对故障样本的分类精度。测试结果显示：设计的系统数据训练收敛速度快,故障数据分类精度高,相对于传统监测系统具有性能上的优势。     

无线传感与LabVIEW结合的轴承运行状况监测系统

针对现有轴承故障诊断系统中有线信号采集存在布线困难、部署成本高、可维护性差和监测范围有限等问题,设计一种可实现轴承振动信号无线采集的模块。该模块采用压电式加速度传感器采集轴承振动信号,以STM32F103RET6为主控芯片,利用ADS8344和DAC8531进行AD/DA转换,通过蓝牙技术进行无线传输。最后使用DAQ数据采集卡以及以LabVIEW为开发平台的虚拟仪器,在线监测轴承的运行状况,为轴承故障诊断提供了一种新思路。     

基于双目视觉的机械手捡球机器人设计

为解决人工捡球费力费时的问题,设计了一种双目视觉识别定位、机械手捡拾和自主避障的轮式智能捡球机器人。该机器人通过双目摄像头和Lab VIEW平台,实现对小球图像的实时采集与处理;运动控制系统采用以STM32F411为主核心的NUCLEO-F411RE嵌入式开发板,实现对各个模块的驱动;通过五自由度机械手实现小球的捡拾;通过红外传感器检测周围环境,实现自主避障;由计数器统计捡球数量,通过手柄模块人机交互辅助完成卸载过程。仿真结果表明:该机器人能够完成高尔夫球、乒乓球、网球等多种小型球类的捡拾任务。     

基于GPRS和PLC的人工造浪智能监控系统的研究

针对人工气动造浪系统的远程管理和维护需求,提出一种结合GRM200G PLC通信模块的基于GPRS无线远程传输技术和PLC现场控制终端的人工造浪智能监控系统方案。通过以西门子PLC为终端设备核心的人工气动造浪系统终端将人工气动造浪系统的运行状况和故障信息经GPRS网络及时发送到远程监控中心,然后经过监控中心上位机软件的操纵,实现了对人工气动造浪系统的远程监控,解决了运用GRM200G PLC通信模块实现远程无线信号传输的难题。     

自动化立体仓库中无线通讯的实现

介绍了生产物流管理系统中自动化立体仓库的无线通讯的实现方法，它利用无线数传模块和计算机、单片机构成硬件系统，来实现远程控制和现场信息监测。着重介绍了无线数传模块的特点，硬件接线电路设计和控制软件设计。     

Digital control system for pulsed MIG welding power based on STM32

Digital control system for pulsed MIG welding power based on STM32 is set up with 32-bit STM32F103ZET6 directing against the pulse waveform modulation of pulsed MIG welding. High-frequency inverter and medium-low frequency pulse waveform modulation of pulsed MIG welding are realized by using the integrated PWM module within STM32 to generate PWM signals of phase-shifted full-bridge soft-switching and constant-current control of output current is achieved by means of anti-windup PI control algorithm to improve the stability and reliability of control system. Experimental results demonstrate that the designed digital control system based on STM32 can achieve perfect pulsed MIG welding technique with stable welding process and good weld appearance, fully demonstrating the advantages of digital control based on STM32.