多功能履带式磁吸附爬壁机器人的姿态控制研究

石化企业中金属大罐的防腐作业主要由人工来完成,既费工,费时、效率低,又很危险,为此,研制磁吸附爬壁机器人来代替人进行喷砂、喷漆等防腐作业和喷漆厚度的检测。该机器人采用永磁吸附双履带结构,可跨越罐壁上５－１０ｍｍ的突起物,控制系统采用ＳＴＤ总线工业控制计算机,遥控操作。     

交流伺服清洗爬壁机器人的姿态控制

城市高层建筑的清洗作业目前主要由人工完成；不仅危险，而且效率低、质量难以保证。清洗爬壁机器人可对各种高层建筑进行高效和安全的清洗工作，由于作业壁面不平，表现摩擦系数不均，车轮转速不同步，搭承负载不平衡等使机器人在运行中难免偏离预定的轨迹发生倾斜，为此在机器人本体上加装了高精度角度倾斜计，微电脑把预定轨迹和倾斜计测量值相比较，当偏差发生时，利用PID控制规律，对交流伺服电机驱动的双轮进行无级调速，使机器人按预定运动轨迹准确移动，在爬壁机器人运动学方程基础上，讨论了机器人的姿态控制规律，并从交流伺服驱动，微电脑控制等方面采取措施保证爬壁机器人姿态控制的准确无误，样机运行证明这些规律和措施都是行之有效的。     

新型除锈爬壁机器人附壁建模与仿真

设计了1种永磁真空混合附壁的船舶壁面除锈爬壁机器人,该机器人负载大、本体重,机器人的附壁面法向存在水射流反冲力和真空负压压力.建立了机器人下滑和后翻两静态模型,结合船壁面法向的3种受力状态,分别对下滑模型和后翻模型进行了分析,并将两模型永磁单元所需吸附力进行了对比.仿真和实验结果表明,真空负压提高机器人附壁能力明显,可以较大地降低永磁吸附单元所需吸附力,减小机器人负载,较低的真空负压可实现辅助永磁良好附壁,在保证灵活运动的前提下吸附可靠.     

一种四足式爬壁机器人控制系统的研究

四足式爬壁机器人控制系统采用分级控制的分布式结构,上位机采用ARM结构的高级单片机,下位机采用微型直流电机伺服控制器,通讯方式采用RS232总线．文章介绍了该控制系统的软硬件体系结构,以及通讯管理模式．分析表明该控制系统方案及设计是可行的．     

微小型双体爬壁机器人的研制

研制了一种双体爬壁机器,介绍了该机器人的机械结构和控制系统,并对其平面运动、面面转换、越障碍等三种运动方式进行了分析。     

中国“爬壁反恐机器人”在哈尔滨工业大学诞生

一种专门应用于反恐领域的“爬壁机器人”在哈尔滨工业大学诞生．它可以携带侦查设备悄无声息地沿壁面爬到便于侦查的位置，为反恐人员准确判断形势、做出决断提供现场依据．     

磁吸附检测爬壁机器人的研究

研制了一种具有自动校准垂直检测手的磁吸附检测爬壁机器人,提高了石化企业储罐表面涂层检测测量的准确性及可靠性,并分析了其实现的机现,研制了以８９Ｃ５１单片机为核心的测控＊系统。     

推力吸附爬壁机器人的优化设计与试验

介绍共轴式双旋翼推力吸附爬壁机器人,通过优化推力吸附机构和机架,增强负载能力、降低能耗、增加续航时间. 采用控制变量法控制推力吸附机构的气动参数如叶片数、桨叶安装角、间距比等,建立不同气动参数下机器人气动模型并进行流场仿真。基于仿真结果,完成推力吸附机构的优化设计;基于拓扑优化用构建响应面叠加多目标遗传优化算法（MOGA）、直接单目标自适应优化算法（AS-O）优化,完成机器人机架结构参数优化设计。与初始结构相比,机架上、下层板质量分别降低了55.62%、25.39%. 试验推力吸附机构和机器人攀爬能力,结果表明,推力吸附机构气动仿真结果可靠,上、下层旋翼旋转中心轴偏差与推力吸附机构性能关系密切,机器人具备良好壁面攀爬能力.     

无源真空吸盘爬壁机器人动力学分析

基于无源真空吸盘的爬壁机器人是一种新型壁面爬行装置。阐述了无源真空吸盘的概念,建立了无源真空吸盘履带爬壁机器人力学模型,在此基础上研制成功一台爬壁机器人。实验表明该机器人能够在玻璃壁面上稳定爬行,验证了理论分析的正确性。     

无线侦察爬壁机器人专用离心风机

为满足无线爬壁机器人在侦察环境下的工作要求,设计了新型离心风机。首先分析了机器人在工况下密封系统漏气与离心风机排气动态平衡的气动热力学过程;在此基础上,应用现代计算流体力学方法(CFD)进行了风机流场仿真和特性分析,设计了墙壁适应能力好、高效率低噪音的离心风机;最后试验表明:当墙壁缝隙小于1 cm时机器人可以安全工作,续航时间为45~60 min,噪音满足1 m距离小于70 dB的低噪音要求。     

壁面爬行机器人本体的设计

针对爬壁机器人作业环境和作业性质,提出了机器人的性能要求.并针对这些要求进行了本体结构及传动机构的设计,确定了驱动方式,实现了机器人在壁面上稳定行走和可靠作业.     

High-performance wall-climbing robot for inspection and maintenance

A wall-climbing robot that can continuously work on many types of wall surfaces has been developed. This robot based on low-vacuum adsorption principle consists of a locomotion mechanism, a sealing device, a fluid machine and a detecting system. The adsorption force is analyzed in details and its influencing factors are given. The robot prototype, which has the features of high adhesion efficiency, light body in weight, small size in structure and good capability in payload, is tested in outdoor and indoor environments. Through the experiments, the influences of the impeller slit and the seal clearance are discussed. In addition, the robot functions such as adsorption performance, locomotion performance and wall adaptability are tested by experiments. The experiments have verified that the robot not only can climb on many types of wall surfaces, but also has outstanding locomotion ability and payload capacity.     

Development and control of flexible pneumatic wall-climbing robot

A new kind of flexible pneumatic wall-climbing robot, named WALKMAN-I, was proposed. WALKMAN-I is basically composed of a flexible pneumatic actuator (FPA), a flexible pneumatic spherical joint and six suction cups. It has many characteristics of low-cost, lightweight, simple structure and good flexibility. Its operating principle was introduced. Then three basic locomotion modes, which are linear motion, curvilinear motion and crossing the orthogonal planes, were presented. The safety conditions of WALKMAN-I were discussed and built. Finally, the control system was designed and experiments were carried out. Experimental results show that WALKMAN-I is able to climb on the vertical wall surface along a straight line or a curved path, and has the ability of crossing orthogonal planes and obstacles. The maximum rotation angle reaches 90°, the maximum velocity reaches 5 mm/s, and the rotation angle and the moving velocity of WALKMAN-I can be easily controlled.     

爬壁机器人磁吸附组件优化设计与试验研究

针对工业生产需求,以安全吸附和灵活行走为设计目标,提出可吸附在钢制结构物壁面作业的爬壁机器人.阐述爬壁机器人机械结构及相关的工作原理,分别论述磁吸附爬壁轮、清洗回收组件等子系统的结构原理;为了防止机器人发生滑移、倾覆,分析爬壁机器人不同的失稳形式,建立爬壁机器人的静力学模型,得到爬壁机器人抗失稳的磁吸附力;为了确保磁吸附组件的质量最小、磁吸附力最大,通过引入磁质比,分析结构参数对磁吸附组件性能的影响,得到最优的结构尺寸.通过实验获取磁吸附组件的吸力特性和爬壁机器人的负载、运动特性,验证磁吸附组件优化设计的可行性.     

管道内壁四足爬壁机器人的运动学与步态规划

研究用于检测气体绝缘金属封闭开关（GIS）内部的负压吸附管道内壁四足爬壁机器人. 分别对机器人的腿部和机身进行运动学分析,采用改进的牛顿迭代法解决机身正运动学求解困难的问题. 对机器人沿管道轴向和圆周方向的爬壁运动进行步态规划,提出运动过程零冲击的轨迹规划方法. 使用Adams进行运动仿真,并在四足爬壁机器人样机上进行水平和垂直管道的全方位爬壁实验. 结果表明：机器人的运动轨迹与所规划的步态一致,运动过程中速度与加速度无突变,运动平稳,无明显冲击,运动学模型的正确性和所规划步态的合理性得到验证. 在GIS管道的实际检测应用中,实现机器人在不同工况下的平稳爬壁运动与检测.     

并联机器人的理论及应用研究

并联机构刚度大，承载能力强，精度高，运动惯性小，备受人们关注。对并联机器人的理论、应用研究及国内外发展现状进行了详尽综述，指出并联机器人理论及应用研究领域有待深入开展的研究工作方向。     

新型可重构机器人逆运动学的研究

提出新的模块建模方法,通过新的建模方法,可快速搭建机器人的运动学模型．将机器人在目标点的工作位形分解成有限个构形平面的方法,通过对分解的平面构形的工作空间描述,进行构形平面间的姿态和位置匹配,从而找到机器人的数值逆解．通过对采用基本模块搭建的八自由度机器人构形的运动学实例仿真,验证了该方法的可行性．