关节式爬管机器人夹紧机构的优化研究

针对实现关节式爬管机器人夹紧机构的结构最优化的问题,应用三维造型软件SolidWorks建立了爬管机器人的虚拟样机,运用动力学分析软件ADAMS对该机器人的夹紧机构进行了运动仿真,通过ADAMS虚拟样机技术,检测了滚轮与管道的接触情况,优化了各个结构件的尺寸,完成了夹紧机构的优化设计,给出了夹紧机构动作的仿真曲线和优化路径曲线,得到了最优的数据结果。研究结果表明,当杆7所受的推力为65.041N时,该机器人能够稳定地运动,从而能够对电动机参数进行准确地选取,可为后期的实物验证打好基础。     

气动蠕动爬杆机器人

提出了一种以气压驱动的蠕动爬杆机器人的设计方案。该方案以气缸活塞的运动带动连杆机构运动，实现机器人对圆柱杆的夹紧；用橡胶驱动器连接上下两个夹紧机构，利用橡胶管在气压作用下的伸缩性，配合夹紧机构，实现机器人以蠕动方式爬升圆柱杆；具体分析了该机器人的夹紧和蠕动功能实现的原理。     

一种基于气动肌肉的新型爬壁机器人运动机构设计

运用新型的气动人工肌肉,作为动力源,为新型的爬壁机器人提供动力。通过控制无杆气缸的运动,爬壁机器人手臂可上下摆动。手臂上气动肌肉的收缩用以将机身提起,完成上升运动。该爬壁机器人的吸附方式采用传统的多吸盘吸附方式。     

气动爬杆机器人的研制

针对市政工程中需要大量的爬杆作业等的需求,研制了一种基于气动元件的爬杆机器人。该机器人应用四只两种类型的气缸实现机器人的爬杆作业。机器人本体应用红外遥控驱动的单片机控制。该机器人载重可达10kg,可广泛替代人工应用到市政爬杆作业中。     

气动步进蠕动式水闸钢丝绳攀爬机器人研制

针对现有水闸钢丝人工养护存在工作效率低、安全性能差等问题,提出了一种用于水闸钢丝绳清洗、检测和涂油等养护作业的气动步进蠕动式机器人。该机器人采用分体式结构,由上部装置和下部装置构成,每部分装置主体结构均由气缸构成。采用气动方式驱动气缸实现机器人夹紧、移动和导向功能。采用PLC控制实现机器人沿钢丝绳自主爬升、下降和悬停。通过改变气缸直径的大小和夹紧气缸的行程,实现机器人在不同直径钢丝绳上带不同负载攀爬作业。通过调节节流阀进出气大小和伸缩气缸行程,控制机器人的攀爬速度。样机测试结果表明,该钢丝绳攀爬机器人结构小巧、稳定性好、适应性强,为下一步研制水闸钢丝绳自动维护作业结构奠定了基础。     

数控气动爬梯子机器人

提出了一种仿生新型气动的爬梯子消防机器人的设计方案。该方案以气动作为动力,采用单片机控制电磁阀调节气路驱动气缸有序运动,用气缸活塞的运动带动连杆机构运动,来实现机器人自动沿梯子上下爬动,配合摄像头、水枪等消防器具使用,实现高空消防救援的目地。具体分析了该机器人的结构原理、气动系统、电路控制系统的设计。它结构简单,制造成本低,性能可靠。使用表明该控制策略可行、响应快速、控制可靠。因而这种仿生机器人在很多领域有着广泛的应用前景。     

继电器控制的爬杆机器人

为了制作既能爬杆又能按规定投球的机器人,设计并试制了气动机器人.阐述了它的结构、动作原理、电器控制原理和各种特点.该机器人通过继电器和棘轮机构进行控制,其设计独特,在实际运行中,具有动作可靠、投球准确,还有结构紧凑和投资低的特点.     

关节-轮式爬杆机器人多姿态力学模型与稳定性研究

现有的爬杆机器人在研究中常侧重于越障能力或负载能力某一方面,无法同时满足实际生产对这两方面提出的高要求,为此设计了一种新型关节—轮式爬杆机器人,兼具了轮式机器人较强的负载能力和关节式机器人良好的越障能力。建立了爬杆机器人在轴向、周向、翻转运动姿态下的整体力学模型和基于稳态侧偏理论的弹性车轮力学模型,研究了夹紧力对运动方向和稳定性的影响。根据理论计算结果,在ADAMS中对爬杆机器人虚拟样机进行动力学仿真,实现了三种姿态下的稳定运动,验证了机器人设计及力学模型的正确性。     

一种SMART PLC控制的气动爬杆机器人的设计

在众多应用型机器人中,气压驱动的爬杆机器人以其控制简单、环保节能、价格便宜、经济适用等优点,得到了人们越来越多的关注。设计了一种以西门子SMART PLC为控制器,以AirTAC气动元件为驱动的爬杆机器人,由一套可移动的机体结构、传动机构、传感系统、控制系统组成,可以进行爬杆工作,协助人们进行高危工作。该气动爬杆机器人的控制方法和结构,对仿人体设计的工程型机器人研究具有一定的借鉴和参考价值。     

一种自锁式爬杆机器人的设计与分析

针对传统爬杆机器人携带重物能力有限,故障后易造成意外伤害等问题,应用自锁原理设计一种新型自锁式爬杆机器人。介绍了机器人的结构设计方案与工作原理,进行了机器人的自锁条件分析、载重能力计算和运动稳定性分析。在此基础上,对机器人在变直径圆柱杆上爬行过程的控制方法进行分析。分析结果表明,设计的机器人能够携带重物在变直径圆柱杆上稳定爬行,满足电线杆高空作业要求。     

仿人型爬杆机器人的设计

仿人型爬杆机器人的设计,通过模仿人爬树的动作,即用双手和双脚分别夹放树干,配合身体伸缩实现上下爬行,从而实现爬杆机器人的蠕动式爬升。由于蜗轮蜗杆承载能力强并且具有很好的自锁能力,在需要具有很强自锁能力的机械中,蜗轮蜗杆机构被广泛应用。爬升部分采用电机正反转驱动蜗杆带动蜗轮旋转,通过带动四杆机构的摆动,实现爬升的动作,并对爬升过程中的杆进行了受力的分析,确定了其爬升的必要条件。     

基于虚拟样机技术的攀爬机器人仿真分析

随着攀爬类机器人技术的不断发展,对能够攀爬复杂三维钢架结构的机器人的需求日益增多。针对一种带脚钉的特殊钢材塔架,提出了一种气动攀爬机器人本体设计方案。利用SolidWorks建立设计方案的三维模型,将其导入Adams中建立虚拟样机模型,并进行运动学及动力学的仿真,测量分析了重要的动力学参数,并运用Adams的二次开发技术,追踪了机器人模型总质心的坐标轨迹。验证了方案的可行性,研究了其运动及动力学性能,为物理样机的研制提供了重要的理论依据。     

钢球锁紧液压缸在雷达主塔举升机构中的应用

通常雷达主塔举升机构和主塔位置锁紧机构是分开设计的,随着雷达技术的快速发展,常规设计已难以满足整车质量和空间的更高要求。文中设计了一种应用钢球锁紧液压缸的雷达主塔机构,它将举升和锁紧2种功能合二为一,从而大大简化了设计,节约了空间。文中介绍了钢球锁紧液压缸的原理,进行了锁紧强度分析,针对快换接头插不上的现象,改进了液路设计。实际使用表明,该雷达主塔举升机构结构简单可靠,能很好地满足使用要求,对类似产品的设计具有借鉴意义。     

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。     

农网配电网架空线路机器人攀爬机构参数优化研究

为了提升农网配电网架空线路机器人的综合性能,提出了一种新的农网配电网架空线路机器人攀爬机构参数优化方法。使用 Creo Parametric 软件构建农网配电网架空线路机器人攀爬机构的三维模型,在 Workbench 中导入该模型,通过网格划分完成攀爬机构有限元模型构建;根据所构建的模型对机器人攀爬机构实施有限元分析,分析攀爬机构的应力分配与整体变形情况;在攀爬机构的参数优化中,在确定相关设计变量后构建参数优化目标函数,通过枚举法求解参数优化目标函数,获取优化后的参数取值。仿真测试结果表明,设计方法实现了攀爬状态下驱动力矩的提升、加速度的平稳化、竖直方向相对质心位置的降低以及攀爬速度的提升,说明该方法可以有效提升农网配电网架空线路机器人的综合性能,有一定实际意义。     

新型变结构球形机器人运动分析

针对已有的变结构球型机器人在连杆爬坡机构展开状态下无法进行转弯的缺点,改进了原有机构,使其成为一种在两种运动模式下都可以进行原地零半径转弯的新型球形移动机器人。由于新型机器人的后轮也能提供驱动力,因此其爬坡能力也大大增强。建立新型变结构球型机器人爬坡和转弯的力学模型,并用仿真软件分别对新旧几款球形机器人的爬坡运动进行仿真对比分析,通过仿真分析验证了力学模型的正确性和新型机构对于增强机器人爬坡能力的有效性。在此基础上,对影响新型机器人爬坡能力的参数进行分析,为进一步提高机器人越障能力提供了理论依据。最后,通过样机试验进一步验证了力学模型的正确性、机器人的转弯灵活性和新机构对于增强机器人爬坡能力的有效性。     

双滑块机构在爬升机械手中的应用

本机构由两组曲柄滑块机构串接而成,双作用气缸驱动。实现机械手的主爬升运动。本机构结构简单,动作灵活,可以实现正反爬升动作,能在气缸较小的行程内实现大的爬升距离。并具有力的放大作用。给出了机构的结构原理、机构尺度与行程的关系,以及驱动力的计算方法。