电力铁塔攀爬机器人位姿综合误差分析

针对实验室现有电力铁塔攀爬机器人,分析了影响其位姿精度的主要因素,充分考虑了机器人的基本误差(静态误差和动态误差)以及机器人移动基座偏角误差,建立了机器人的位姿误差分析模型。并依据所建立的机器人误差模型,在MATLAB中进行了分析计算,得到由静态误差、基座偏角误差和动态误差所引起的机器人末端位姿误差,并对多种因素所引起的机器人末端位姿误差进行综合得到机器人的综合位姿误差,这为机器人误差补偿提供了理论依据。     

电力铁塔攀爬机器人直线推杆机构设计与分析

面向输电系统检测及维护作业的自动化,提出并设计了一种可以在电力铁塔表面自由移动的五自由度双臂关节式攀爬机器人,以期代替人工完成危险的高空攀爬检测作业任务.该电力铁塔攀爬机器人机构紧凑,左右机构对称,创新采用直线推杆机构实现两臂张合功能,此机构可良好支撑机器人双臂,相比传统关节设计采用的大转矩电机直驱方式,大幅度降低了对驱动电机的转矩要求.建立了机构CAD模型.进行了静力学分析,并在动力学仿真软件Adams软件环境下进行仿真.通过和电机直驱关节方法比较,分析和仿真结果均表明采用直线推杆机构可减小驱动电机转矩.样机试验结果表明电力铁塔攀爬机器人系统的设计组成原理合理,系统方案成功可靠.     

电力铁塔攀爬机器人工作空间的3种求解方法

在对现有的机器人工作空间求解方法分析总结的基础上,分别采用蒙特卡洛法、定步距角法及仿真法求解电力铁塔攀爬机器人工作空间,并从图形效果、分析方法、用时及适用场合4个方面对其进行了比较,选择定步距角法为求解攀爬机器人工作空间的最优方法。通过对工作空间降维提取二维边界曲线并生成三维曲面的方法分析机器人工作空间边界,采用数值法求解了工作空间体积,为机器人结构优化设计、路径规划及运动控制提供了理论依据。     

应用门循环神经网络的电力铁塔机器人攀爬速度自动化控制方法

电力铁塔机器人攀爬速度一直难以控制,速度过快,机器人容易失去稳定性,导致其从高空掉落下来;速度过慢,则降低巡检效率。针对上述问题,提出一种应用门循环神经网络的电力铁塔机器人攀爬速度自动化控制方法。该方法通过门循环神经网络求取机器人预期攀爬速度,利用激光测速传感器采集机器人实际攀爬速度。计算预期与实际之间的差值,以此为输入,通过构建的模糊PID控制器计算控制量,实现电力铁塔机器人攀爬速度自动化控制。结果表明：与滑模控制、鲁棒控制、PID控制三种方法相比,所研究方法应用下,杰卡德系数更大,说明该方法控制下机器人攀爬速度更接近预期,控制精度更高。     

输电铁塔攀爬机器人夹持机构设计

针对输电铁塔危险部位的检修工作,设计了一种新型攀爬机器人;根据攀爬机器人的运动环境和夹持方式,设计了一种由磁吸附和机械夹持结合的复合结构,以保证夹持的可靠性和准确性。该夹持手爪由一个电机驱动,通过齿轮传动带动螺旋升降机上下运动,从而实现爪部对角钢的夹紧;同时,通过电磁铁吸附角钢,实现对角钢的双重夹持,可有效抵御攀爬机器人在铁塔上的坠落危险。介绍了夹持机构的设计过程,建立夹持机构的三维模型,对其进行了静力学分析和仿真;并通过实验验证了其合理性。     

新型电力铁塔攀爬机器人的设计及攀爬步态分析

针对现有电力铁塔攀爬机器人存在的结构复杂、稳定性差、越障能力不足等问题,这里设计了一种新型电力铁塔攀爬机器人并对其攀爬步态进行了分析.通过选取电力铁塔主材上的脚钉为夹持对象,采用机械电磁复合手爪夹持方式等创新性的方法,简化了攀爬机器人的结构,提高了夹持稳定性,解决了避障难题.然后使用Workbench对关键受力部件进行...     

输电铁塔攀爬机器人夹持机构的设计与分析

针对铁塔检修工人高空作业时手动挂拆安全绳危险性高和效率低的问题,基于菱形原理设计了一种V型角钢对称夹持机构,主要由夹持爪、外展机构和顶出机构组成,夹持爪通过螺旋升降机与滑动导轨的配合实现对角钢的抓紧,垂直于夹持手臂的外展机构通过调整其展出距离改变夹持爪的位置,顶出机构前端的V型块设计可保证机器人机身始终平行于角钢。绘制机器人的SolidWorks三维模型,依据菱形原理简化模型,并验证其对中夹持性和机构设计的合理性,建立静力学模型,对夹持机构进行静力学分析和静力学仿真。通过样机试验,验证了该夹持机构的可行性。     

一种电力杆塔攀爬机器人的设计与实现

为满足输电杆塔选件及维护工作智能化发展的需求,提出一种电力杆塔攀爬机器人的设计方案。从机器人组成、机械机构设计及控制系统设计等方面出发,详细论述了攀爬机器人的设计方案,重点介绍了电磁吸附为主、机械夹持为辅的复合式夹持机构和控制逻辑,并制作攀爬机器人样机,在模拟环境中进行实验。实际运行结果证明,设计的攀爬机器人具有行进与越障攀爬能力,实用价值高。     

输电铁塔攀爬机器人的结构分析与实验验证

首登输电铁塔检修人员缺乏完善的临时防坠保护装置,研发输电铁塔攀爬机器人替代首登人员登塔,可以保障登塔人员的人身安全。根据实际作业环境及其功能要求,结合仿生学原理,提出了一种基于仿生蚕特征的攀爬机器人模型。对机器人进行结构设计并分析攀爬过程中吸附的稳定性,建立机器人运动学模型;对其作业空间进行了仿真分析,验证了机器人结构的合理性。试制物理样机并进行相关攀爬实验,实验结果表明,该机器人具有替代首登人员登塔的可行性。     

气动爬行机器人设计

该文提出以气压传动系统作为动力驱动的平面爬行机器人,分析设计机器人的爬行动作与步距,机器人的机械结构,气动系统,以及PLC控制系统,并进行软硬件的调试.气动爬行机器人采用爬虫步距式,可以绕开一定障碍物,对地形的适应力较好,对地面材质也没有特殊要求.爬行机器人采用PLC控制系统,集成度高,安全可靠,有一定扩展性.     

A self-contained wall climbing robot with closed link mechanism

A self-contained wall climbing robot, called MRWALLSPECT (Multi-functional Robot for WALL inSPECTion) II, is developed. It is designed for scanning external surfaces of gas or oil tanks with small curvature in order to find defects. The robot contains all the components for navigation in itself without any external tether cable. Although it takes the basic structure of the sliding body mechanism, the robot has its original characteristic features in the kinematic design with closed link mechanism, which is enabled by adopting a simple and robust gait pattern mimicking a biological system. By employing the proposed link mechanism, the number of actuators is reduced and high force-to-weight ratio is achieved. This paper describes its mechanism design and the overall features including hardware and software components. Also, the preliminary results of experiments are given for evaluating its performances.     

滑动式爬壁机器人负压吸附机构低能耗设计

为解决目前滑动式爬壁机器人能耗效率低下的问题,将低能耗设计技术应用到负压吸附机构设计中.开展了机器人安全吸附、负压吸附机构流体力学分析,得到了机器人工作负压、流量与吸盘尺寸、密封裙尺寸的关系,建立了机器人总体能耗与机器人尺寸之间的关系,并提出了应用现代计算流体力学方法,在负压发生器即离心风机上进行了流场仿真,对其特性进...     

基于章鱼吸附机理的爬壁机器人吸附技术

章鱼吸盘具有较强吸附力和较低的能量消耗,其吸附机理对爬壁机器人吸附技术具有重要的借鉴作用。主要论述章鱼的吸盘结构和吸附机理,为研究学者提供了章鱼吸附的基础理论,促进中国爬壁机器人吸附技术的研究与发展。     

一种新型的爬楼梯机器人

研制了一种利用平行四边形变形特点,实现上下楼梯功能的机器人,用于楼道、墙面自动吸尘器。该机器人结构紧凑、体积小、重量轻、操作方便,爬楼梯速度快、平稳可靠,采用单片机控制系统,用以协调整个系统的行走、转向等动作,实现全工作过程的自动化。实验结果验证平行四边形机构机器人具有较强的越障能力和路面适应能力。     

斜拉桥缆索检测机器人爬行机构中拉簧的设计

提高斜拉桥缆索检测机器人对缆索表面的夹持能力是改善机器人工作可靠性研究中的一个非常重要的内容。根据这一需求,介绍了缆索检测机器人的爬行机构,重点对爬行机构中上、下推杆的拉簧进行了设计和验证,并通过样机试验,证明了上、下推杆拉簧工作的可靠性,为提高缆索检测机器人的夹持能力,以及改进机器人总体性能提供了一定的参考依据。     

Novel design of a small field robot with multi-active crawlers capable of autonomous stair climbing

Mobile robots often encounter complex obstacles during their operation, not the least of which are stairs. Suitable mechanical structures and adequate control algorithms are both equally important in stair climbing. This paper proposes a novel design for a multi-active crawler robot (MACbot) capable of autonomous stair climbing. The MACbot has four track modules for extended mobility and a recovery arm that facilitates self-rescue capabilities. By adopting the proposed smart clutch mechanism, the MACbot can provide a variety of motions with a minimum number of motors. This paper presents a static analysis for the mechanical design and details the stability analysis for an autonomous stair climbing algorithm. A series of experiments show that the MACbot can autonomously climb stairs reasonably well.     

Optimal design of hand-carrying rocker-bogie mechanism for stair climbing

Transporting heavy packages while climbing stairs can be a very difficult or dangerous task. In situations where this task is frequently required such as construction sites, workers would use equipment such as a back rack for convenience, but still it becomes a difficult task as the weight increases. In this paper, we propose a stair climbing hand-carrying cart based on the rocker-bogie mechanism. We conduct an optimal design of the kinematic variables of the rocker-bogie mechanism for stable stair climbing using Taguchi methodology. Fluctuations and a tilted angle during stair climbing are considered to formulate the objective function. Three different shapes of typical stairs are selected as user conditions to determine a robust optimal solution. The results are verified by experiments using a testing set-up of three stair profiles, and the experimental results are compared with simulation. We expect that the results of this research can be applied to stair climbing robot design.     

Mobility properties analyses of a wall climbing hexapod robot

Journal of Mechanical Science and Technology - In this paper, we investigate the Degree of freedom (DOF), workspace and singularity of a wall climbing hexapod robot. The robot has two typical...