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。     

轮式超声波检测爬壁机器人稳定性分析

针对圆柱型储罐检测要求,设计了一种轮式超声波检测爬壁机器人,分析了机器人爬行器能够适应的曲率半径范围。通过稳定性分析,建立了处于任意壁面倾角任意姿态爬行器的力与力矩平衡方程,分析了爬行器失稳形式及其产生原因。通过MATLAB仿真分析得到爬行器两种主导失稳形式,求得防止爬行器失稳最小吸附力,并分析了稳定吸附力与重力和壁面倾角以及姿态角等参数的定量关系。结果表明:爬行器的主导失稳形式是壁面滑移失稳和横向倾覆失稳,爬行器在壁面倾角处于π/2时稳定性最低,减轻爬行器重量稳定性会提高所需吸附力会减小。     

一种多姿态爬杆机器人无线控制系统设计

基于一种多姿态爬杆机器人,设计了相应的无线控制系统。该系统由手持式控制器模块、多功能控制器模块以及直流电动机驱动模块等组成,可以通过无线方式控制机器人的七个直流电动机,实现机器人的直行、旋转和换向等动作。     

一种适应不同导杆直径的多姿态爬杆机器人

设计一种既能做沿杆的直线运动,又能做绕杆旋转运动的爬杆机器人,该机器人由六角支架、直行部件、旋转部件和导向换向装置等组成,并能在一定范围内适应不同直径的导杆.详细阐述该机器人各种部件的工作原理及特点,并给出了设计结果.机器人结构新颖,工作简单可靠,动作灵活,可以广泛应用于各种高空作业.     

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。     

爬圆锥杆轮式机器人的设计及动力学研究

为实现目前路灯杆的清洗及喷漆工作,在已有爬等直径杆机器人基础上,基于可在圆锥杆上爬行的轮式机器人结构,进行了理论分析计算;将得到的结果导入ADAMS中进行仿真,对上升过程中的侧倾现象进行分析,发现弹簧刚度不够是主要原因;针对弹簧力和杆直径变化关系,重新计算了弹簧刚度,得到了平稳的上升过程;针对弹簧刚度过大出现打滑的现象,最终得到了适合此类结构同样重量机器人的弹簧刚度范围。通过仿真可知,采用上升过程确定的主要参数,机器人下降过程同样稳定。     

爬壁机器人力学分析与实验研究

目的：由于控制负压吸附爬壁机器人的负压差对机器人安全、运动性能、机械设计的参数选择和机器人系统的功率控制有着极为紧密的关系,对机器人的负压吸附动力学过程进行了深入的分析。方法：运用键图理论建立了爬壁机器人负压吸附动力学过程模型并对其进行了仿真分析。文章首先针对爬壁机器人的特点,对负压吸附系统的技术要求进行了详细分析,利用计算流体力学方法设计了新型的负压吸附系统;在对负压吸附系统进行合理的假设和流体力学分析的基础上,运用键图理论针对不同物理域具有参数等效的特点,把负压吸附流体系统参数等效为机械动力学中的力、位移、刚度和阻尼,负压吸附动力学模型等效为一阶的机械系统,建立了键图模型,应用20sim软件进行仿真。结果：仿真结果显示爬壁机器人负压吸附过程在负压形成过程中是一阶响应过程。结论：最后进行了试验测试,实验结果表明了所建立模型的正确性。     

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。     

爬壁机器人的力学分析与实验

运用键图理论建立了爬壁机器人负压吸附动力学过程模型,并对其进行了仿真及实验分析.针对爬壁机器人的特点,对负压吸附系统的技术要求进行了详细分析,设计了高效率负压吸附系统.在对负压吸附系统进行合理的假设和流体力学分析的基础上,运用键图理论针对不同物理域具有参数等效的特点,把负压吸附流体系统参数等效为机械动力学中的力、位移、刚度和阻尼;负压吸附动力学模型等效为一阶的机械系统,建立了键图模型,应用20sim软件进行仿真.仿真结果显示,爬壁机器人负压吸附过程在负压形成过程中是一阶响应过程,系统响应时间为1.5 s.最后进行了试验测试,测试结果证明了所建立模型的正确性.     

关节式履带机器人爬楼梯动态稳定性分析

针对关节式履带机器人攀爬楼梯的动态稳定性问题,提出一种关节式履带机器人与楼梯台阶一点、两点或多点接触的动态稳定性准则判别方法。通过对机器人攀爬楼梯障碍过程的分析,考虑机器人的动作规划、质心惯性力、驱动轮和摆臂轮的惯性力矩、履带棱对楼梯接触作用的影响,建立越障关键姿态的动力学方程。基于机器人爬楼梯的不滑移充分必要条件,结合机器人坐标系中等效牵引力与等效支撑力的比值和履带与楼梯静摩擦因数之间的关系,得到在攀爬楼梯过程中机器人与楼梯台阶一点、两点、三点接触作用的动态稳定性判别准则,结果表明在爬楼梯过程中机器人与楼梯台阶两点、三点接触时易处于不稳定状态,数值仿真结果验证了该方法的有效性,为关节式履带机器人的动态稳定性判断提供理论依据。     

线缆巡线机器人机械结构设计及动力学分析

设计一种新型的线缆巡线机器人,将被用作移载平台实现线缆健康状态检测。介绍了机器人的机械结构组成,对其在线缆上的爬行动作进行动力学分析,推算出其平稳行走的驱动力条件。在ADAMS仿真软件下验证了运行结果。     

面向爬壁机器人的电极吸附阵列模型构建及优化

针对爬壁机器人现有吸附方式的不足,提出一种电极吸附的新方法。对电极吸附技术的吸附机理进行分析,并根据爬壁机器人的应用特点,提出电极阵列式吸附结构——共面梳状交叉电极阵列。针对该阵列结构,基于有限元分析方法,构建吸附力输出模型,并结合量子粒子群优化算法,以电极吸附阵列吸附力输出的最大化为目标,对电极阵列布局的参数进行优化设计;在对电极阵列吸附力分布特性、击穿特性等性能进行分析的基础上,提出电极阵列结构优化设计方案,并采用MEMS技术,设计出了试验样版。为了验证电极吸附方法的有效性和所建模型的正确性,分别基于不同的材料基底(水泥墙、玻璃和木材),进行吸附力测试试验,并基于电极吸附技术,设计单履带式攀爬机器人。试验数据及攀爬机器人的实际运行效果表明了电极吸附技术的有效性和先进性。     

全方位水平姿态爬楼机器人机械系统研究

介绍了一种全方位水平姿态爬楼机器人,该机器人为三自由度机器人,通过3个自由度的配合实现机器人越障、爬楼、零半径转弯等运动。通过简图介绍了有关机器人原理、组成、平地直线运动和多阶梯阶爬越过程分解步奏;分析机器人全方位运动转向机理;推导出上、下台相对转角与机器人前进位移的关系和对应各种角度下相应位移数值,以及均分位移实现运动的平衡,并对关键零件进行有限元分析。     

基于GPL模型的仿生爬壁机器人路径规划

为了研究基于GPL模型的仿生爬壁机器人路径规划问题,提出了一种适合GPL模型的路径规划方法。首先对基于GPL模型的爬壁机器人进行了简单介绍,通过对GPL模型进行运动学、静力学分析,研究了该构型攀爬运动时机器人路径对攀爬能力的影响;其次,基于足端力最优得到了GPL模型腰关节的运动曲线,实现了路径规划;最后,采用ADAMS仿真验证了分析结果的正确性。结果表明,该方法可以解决基于GPL模型的爬壁机器人路径规划问题,同时研究结果也揭示了壁虎等生物原型采用摆动爬行而不是直线爬行的运动合理性。     

攀爬机器人动力学建模与分析

针对一种攀爬机器人越障过程中动力学特性与真空模块力系平衡问题,建立了一种基于李群李代数与旋量理论在越障运动过程中攀爬机器人动力学特性分析方法。通过指数积空间的形式推导得到了空间速度雅可比矩阵进而减少因微分求导而产生的奇点,基于李群李代数与旋量理论通过拉格朗日方程建立了物理意义明确、计算复杂度低的动力学方程,建立了真空模块的力学模型,求解得到直角面越障过程中真空模块的最佳吸附力,并应用coppeliasim仿真求解出机器人关节驱动力矩,验证了李群李代数与旋量理论建模的正确性及动力学模型的有效性,通过吸附实验验证了真空模块吸附能力。     

船用壁面作业机器人综述

介绍了目前船用壁面作业机器人的研究现状,从船体底部附着物的清洗、船体无损检测、船体表面除锈除漆等作业应用进行分类介绍,并结合国内外的研究现状对船用壁面作业机器人的发展趋势进行了分析,为今后的研究提供参考.     

一种蠕动式缆索机器人的结构与分析

设计一种蠕动式缆索机器人,介绍了机器人的机械结构、运动方式。建立夹紧部分的力学模型,并对其进行力学分析,确定夹紧机构自锁的条件,确定了驱动力的计算方法,为步进电机的选择奠定基础。     

壁面爬行机器人的动力学分析与仿真

基于ADAMS软件,对壁面爬行机器人系统的运动规律以及运动过程中任意时刻的受力状况进行了分析与仿真,对于验证机器人结构配合及行走协调性能具有重要的指导意义。通过焊缝爬越过程的ADAMS动力学仿真分析,验证出设计结构的稳定性与可靠性。