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。     

一种木材检测机器人设计和运动学研究

针对农林业领域复杂的木材检测环境,提出了一种新型木材检测机器人,并对其机械机构方案和控制方案进行了设计。该机器人通过提升机构的伸缩运动实现对木材的竖直攀爬运动;通过夹紧机构中推杆的伸缩实现对树干的夹持作用;同时开展了攀爬机构和旋转检测机构的运动学分析,最后进行了一系列实验验证,结果表明该木材检测机器人能实现向上攀爬、向下攀爬、连续攀爬和旋转检测功能,且木材检测图像清晰无阴影区域出现。     

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有限元分析并利用Robotics Toolbox对机器人的攀爬过程进行了建模仿真,仿真结果表明攀爬机器人机械结构及攀爬步态设计合理,验证了新型电力铁塔攀爬机器人在实际工作环境中应用的可行性.     

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.     

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。     

负重爬树机器人设计及有限元分析

针对农林业领域复杂的树木检测环境,设计一种仿蠕虫爬行负重爬树机器人。通过提升机构的伸缩运动改变自身形态,以实现对树干的竖直攀爬运动;通过夹紧机构中推杆的伸缩,控制各夹紧机构对树干的夹持力;同时,对机器人在不同直径或倾斜度的树木攀爬时进行静力学分析,使机器人可根据得到的夹紧力范围自适应调节,提高机器人攀爬的稳定性和运动的灵活性。最后,通过ANSYS软件对机器人的机械结构进行有限元分析验证。结果表明,所设计的负重机器人携带检测设备爬树时,机器人总变形量最大值为5.24mm,符合结构安全性要求,且承载最大应力为100Mpa,符合机器人所选材料安全性要求,进而验证了机构设计的合理性。     

攀爬电力铁塔机器人的爬行方案设计

目前电力特种机器人的研究主要集中在巡线机器人方面,用于巡检电力铁塔的机器人还鲜有成果.攀爬电力铁塔机器人爬行方案的设计,是研制攀爬电力铁塔机器人的基础.本文通过分析比较几种爬行机构,结合攀爬电力铁塔机器人的性能要求及工作环境确定了该机器人的一种爬行方案.     

基于决策树的机器人自动爬塔方法

使用爬塔机器人进行铁塔检修维护作业，要求机器人具备高效的自动攀爬能力。提出了一种基于决策树的自动爬塔方法。依据目标铁塔与机械结构分析了机器人攀爬过程中的步态方式，结合控制与感知系统设计了机器人的自动爬塔决策树。决策树运行的关键在于不同环境下步态运动的选择与执行：根据环境模型分析了影响步态选择的主要因素并设计了其量化指标，通过将机器人随机放置在常规铁塔上收集主要因素的样本数据并将此作为条件属性建立决策表，生成步态选择决策树；为了降低任务冗余性提高系统协调能力，在执行步态期间结合运动机构设计视觉调度决策树与绝对高度更新方法，实现步态选择与步态执行的并行处理。室内铁塔攀爬实验表明该方法能够有效地指导机器人的自动爬塔过程。     

一种爬杆机器人的结构设计与性能分析

针对城市杆状建筑的清洗和维护问题,设计了一种新型爬杆机器人,采用一个驱动机构完成了移动和夹持两种功能。研究了爬杆机器人在攀爬过程中的步态,并建立了爬杆机器人的虚拟样机,利用多刚体动力学仿真软件ADAMS完成了机器人攀爬过程的仿真,分析了机器人攀爬过程中的位移、电机转矩与机械手夹持力的变化情况。仿真结果表明,机器人能够按照预定方向完成平稳的运动,电机转矩有一定波动但不影响机器人的攀爬稳定性。通过仿真分析可知,单侧机械手与灯杆之间平均接触力大小约为32.4 N,机器人对灯杆直径变化有一定的适应能力。     

球面幕墙清洗机器人的自攀爬机构设计

针对国家大剧院的超椭球外墙，开发了一种采用自攀爬构型的新型清洗机器人。这种机器人没有吸附装置，而是通过机器人与壁面构成高可靠性的抓持铰实现在垂直、倾斜的壁面上移动。分析和讨论了机器人的自攀爬机构原理，介绍了机器人的自攀爬运动过程。     

风电叶片检测机器人设计与运动仿真研究

为了降低风电叶片检测维修的成本,综合设计制作了一种可以在叶片表面攀爬检测的六足机器人。根据叶片参数确定了机器人整体尺寸,采用SolidWorks软件建立了机器人整体模型,设计了腿部吸附结构。通过静力分析,建立了机器人吸盘吸附的数学模型,以保障机器人行走的安全稳定性。分析了机器人整体行走步态,设计了攀爬行走迈步过程并设计了其关节控制曲线,通过ADAMS软件仿真模拟了机器人在叶片表面的攀爬行走。最后,设计了机器人整体控制系统,并制作样机进行了机器人攀爬实验。仿真与实验结果表明,所设计的机器人结构可以稳定实现攀爬运动,吸盘吸附系统安全可靠,实验结果与仿真的行走步态一致,验证了以攀爬步态行走的可行性。     

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。     

爬树机器人的研究现状综述

爬树机器人具有攀爬和操作功能,以代替人们在高空复杂环境中从事危险工作为目标,完成诸如树木整枝、果实采摘、采集标本、军事探测及杆状建筑物的清洗保养、质量检测等任务。在详述了国内外爬树机器人的研究和应用现状后,分别探讨了爬树机器人夹持机构设计、自保防坠落机构设计、爬树时位姿调整机构设计和运动规划避障以及控制结构设计等关键技术,最后浅谈了爬树机器人的发展趋势。     

含柔性吸附材料的攀爬机器人振动特性与稳定性分析研究

为了提升攀爬机器人壁面运动稳定性从而提高其工程应用能力。针对攀爬机器人壁面运动过程的振动与动力学耦合特性问题,本文设计制作了一种含柔性吸附材料的攀爬机器人。基于刚柔耦合原理,获得刚性体与柔性体运动学递推关系,利用拉格朗日原理建立攀爬机器人动力学方程。推导得到反应动力学耦合程度的数学模型。通过仿真分析得到运行相同位移情况下,通过调整加减速时间比例使得机器人振幅下降35%,分析得到一定范围内攀爬机器人刚性质量与吸附材料弹性模量增加通过降低动力学耦合程度降低攀爬机器人振动响应。通过样机实验测量了攀爬机器人负载能力与不同运动阶段真空度与流量的稳定性。研究为攀爬机器人的驱动控制策略与工程应用奠定基础。     

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。     

一种搬运机器人夹持机构设计与抗倾覆性分析

基于十字坐标,设计了一种搬运机器人,其夹持机构为两侧对称、单侧双滑块结构。建立了夹持机构动力学模型,分析了其受力和运动情况,基于ADAMS和MATALB搭建了机器人整体抗倾覆性PID控制模型,仿真分析了其影响因素。分析结果表明,夹持机构的受力和运动可靠可控,机器人整体抗倾覆性可调可控。针对夹持机构的运动学情况和机器人整体抗倾覆性的影响因素,对夹持机构的相应控制策略进行了设计,以使机器人在自动搬运过程中能准确控制夹持机构夹持力。     

大直径缆索检测蛇形机器人单环攀爬研究与实现

提出了一种可用于大直径桥梁缆索检测的单环攀爬蛇形机器人。对其控制方法进行设计和优化,使所设计的机器人对圆柱体有良好的攀爬能力。蛇形机器人采用正交关节,对蛇形机器人控制函数法进行分析,提出一种闭合单环翻滚攀爬运动控制函数。根据单环攀爬的特点,设计攀爬辅助装置,实现了对大直径缆索的攀爬运动。     

双爪式爬杆机器人的夹持性能分析

双爪式攀爬机器人已成为一类重要的和主流的攀爬机器人,这类机器人中两端手爪对攀爬对象抓夹的安全性和可靠性是攀爬的前提条件和基本要求,也是一个关键问题。基于此,在介绍自行开发的双爪式爬杆机器人Climbot之后提出这类机器人抓夹圆杆时的夹持力封闭性问题,对封闭性进行论证。分别分析机器人进行平面攀爬和空间攀爬时对支撑端夹持器产生的负载形式,建立其力平衡模型。基于该模型,计算夹持器的各种尺寸参数对夹持性能的影响,并对计算结果进行系统的分析。通过几组攀爬夹持试验对提出的夹持模型进行验证。结果对夹持器的设计和攀爬安全性的保证具有重要的参考和指导意义。     

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。     

高压输电线路塔架攀爬机器人结构设计

针对高压输电线路的塔架故障检修问题,设计了仿尺蠖运动的高压塔架攀爬机器人,该机器人携带有多种检测传感器并且前后安装两个摄像头,以适应复杂的塔架结构,实现从任意角度的抓卡动作。使用SolidWorks进行建模,并且在SolidWorks中做攀爬机器人运动分析和仿真。由于攀爬抓取机构在机器人攀爬过程中起着重要作用,在ANSYS Workbench中对其关键部位做结构静力学分析。