仿尺蠖爬壁机器人自适应吸附及摇杆控制

为了解决真空吸附爬壁机器人爬行时,需要吸盘和壁面紧密贴合,不易操控的问题。建立了吸盘足至壁面的空间几何模型;基于D-H参数,建立了运动学模型,根据速度运动学逆解,设计了一种用于对称机构爬壁机器人的摇杆操作方法,将摇杆轴映射为关节速度闭环;根据位置运动学逆解,设计了自适应吸附动作,吸盘足与壁面距离小于设定阈值时,自动触发自适应吸附动作;搭建了机器人控制系统和自适应吸附装置,在水平壁面上进行爬行实验,验证了该方法可减小操控难度。     

单吸盘真空吸附式爬壁机器人密封性能的分析

最新研制的单吸盘真空吸附式爬壁机器人可携带不小于１０ｋｇ的负载在曲率不小于１／３的罐壁弧面上以０￣２ｍ／ｍｉｎ的速度爬行，并能越过３￣４ｃｍ高的凸起焊缝或釉面砖墙的沟缝，本文将着重对该机器人的吸盘密封机构及其性能进行分析和研究。     

日本磁吸附爬壁机器人的研究现状

本文概述了磁吸附爬壁机器人的研究现状，介绍了各种移动力方式的磁吸附爬壁机器人的应用场所及优缺点，为今后的研究提供了参考。     

磁吸附爬壁机器人控制系统的研究

在研制爬壁机器人基础上，比较了磁吸附爬壁机器人的各种吸附与驱动方式的优缺点，设计了机器人的控制系统，推导出控制算法，并实验结果表明控制系统能满足工作要求。     

爪刺式飞行爬壁机器人的仿生机理与系统设计

在深入分析自然界生物在含粉尘非结构化表面上着陆栖息和爬行仿生原理的基础上,建立了爪刺式飞行爬壁机器人的爬行动力学模型和接触―碰撞动力学模型,研究了爬壁系统的爬行动力学和机器人整机的接触―碰撞动力学行为.利用柔性碳纤维杆和柔性绳组合机构以及爪刺机构,实现爪刺对壁面的自适应抓附与脱离.完成了具有飞行和壁面爬行能力的爪刺式飞行爬壁机器人的优化设计,并开展了整机着陆栖息和爬行的实验.通过与计算结果的比较,验证了动力学模型的正确性和仿生设计的可行性.研究得到了理想爬行步态所需要的舵机驱动力曲线,且发现当尼龙绳预紧力为0.75 N时,对爬行过程中的抖振现象的减缓效果最佳.同时,还深入分析了着陆初速度、能量转换以及舵机升力对着陆栖息的影响,结果表明当着陆碰撞前速度约为0.9 m/s、俯仰角约为?10?时,机器人能正常着陆在粗糙壁面上,并且碳纤维杆的能量转换与升力的共同配合能扩大成功着陆所需的初始状态范围.     

被动吸附式小型爬壁机器人开发

区别于使用真空发生器抽吸空气产生真空的传统爬壁机器人,本文介绍了一种利用吸盘自身形变和机构运动产生真空,在壁面上爬行的被动吸盘履带式机器人结构特点,并对其控制系统的组成作了说明。     

被动吸附式小型爬壁机器人开发

区别于使用真空发生器抽吸空气产生真空的传统爬壁机器人,本文介绍了一种利用吸盘自身形变和机构运动产生真空,在壁面上爬行的被动吸盘履带式机器人结构特点,并对其控制系统的组成作了说明.     

一种轮足复合式爬壁机器人机构建模与分析

基于行星轮系运动及双足真空吸附原理,提出了一种新型爬壁机器人机构,介绍了机构的构型及结构特点,推导了运动学方程,分析了沿直线行走、平面旋转和跨越交叉壁面三种运动模式．仿真结果表明该机构具有移动速度快、运动灵活、跨越交叉壁面能力强等特点．     

一种仿生爪刺式履带爬壁机器人设计与分析

为提高爬壁机器人的粘附性能和脱附效率,实现高效爬行运动,提出了一种仿生爪刺式履带爬壁机器人.该机器人结合了腿式机器人容易脱附和履带式机器人粘附面积大的优点,在不增加额外驱动的前提下,实现了机器人爪刺足的可控粘附与脱附.首先,在东方绢金龟足部柔顺跗节链结构的启发下,设计了仿生柔顺爪刺结构来适应粗糙壁面形貌、提高足部粘附性能.然后,针对履带旋转运动引起爪刺脱附困难的问题,设计了一种双轨道机构来模仿昆虫足部粘附、脱附动作.最后,在多种粗糙壁面上开展了爬行实验,结果表明爪刺足粘附稳定且易于脱附.     

爬壁机器人技术的应用

本文简要介绍了哈尔滨工业大学机器人研究所研究开 发的负压吸附和磁吸附两个系列共5个品种的壁面爬行机器人,介绍了其关键技术、实现的 功能及达到的技术水平等．     

一种基于行星履带轮越障与混合双吸附补偿的爬壁机器人的设计与研究

针对爬壁机器人在复杂壁面工作时越障能力弱、移动迟缓和吸附力不足等问题,设计了一种基于行星履带轮越障与混合双吸附补偿的爬壁机器人,并对壁面移动和越障的性能进行研究。首先根据机器人在壁面上的运动原理,建立其力学模型,计算出沿壁面移动和越障所需的吸附力;进一步结合其受力情况,对越障过程中爬升阶段和跨越阶段的吸附力补偿模型和行...     

电力线载波通信在爬壁机器人控制系统中的应用

本文将电力线载波技术于爬壁机器人的控制系统中,采用同控制,用低压电力线实现主、从电路间的通讯,详细介绍了数据收、发单元,分析了调制解调器、编解码芯片及相应的控制电路。     

基于麦克风阵列的储罐内爬壁机器人定位技术

为提高储罐内爬壁机器人的智能水平及作业效率,研究设计了基于被动声定位技术的机器人定位系统.该系统利用麦克风阵列拾取机器人发出的声信号,运用改进的时延估计定位方法处理信号,从而定位爬壁机器人.介绍了系统涉及的语音信号处理方法,并利用卡尔曼滤波算法处理定位数据.实验表明15m内该系统的定位距离误差不超过12cm.     

水冷壁磨损检测机器人控制系统的设计与研究

为了有效提高石化行业对锅炉水冷壁壁厚的检测效率,设计了一种磁吸附履带式爬壁机器人,并在此载体上采用分级控制系统来共同实现高空检测;首先,下位机使用ARM Cortex-M3为内核的32位微控制器,并采用模糊PID控制方法实现对锅炉水冷壁磨损检测机器人的位姿进行控制,完成直线路径跟随动作;除此之外,还配备超声波无损检测技术、图像采集器以及位移传感器等,来实现锅炉水冷壁磨损检测机器人最终管壁实时图像视频以及检测数据的采集;其次,基于Visual Studio 2010平台创建人机交互界面,实现与下位机的数据传输以及后续检测数据处理;最后,实验仿真证明该分级控制系统运动稳定可靠,上下位机能实时通讯,提高了爬壁机器人的工作速度和处理能力,有效提高检测效率,具有较高的智能化水平。     

基于D-H参数的爬壁机器人吸附控制系统设计

传统爬壁机器人吸附参量存在同步不对称的问题,导致爬壁机器人吸附控制系统输出控制量精度降低,影响机器人整体控制效果;为了解决爬壁机器人吸附参量不对称问题,提出基于D-H参数的爬壁机器人吸附控制系统设计;基于D-H参数特点,设计系统总体框架,框架共分为硬件与软件两部分;硬件主要利用动态陀螺仪控制器控制处理指令数据,完成处理模块设计;通过无线控制遥感器KJ-F6000X-T6实现控制模块设计;软件部分采用与D-H参数相关的算法对控制程序进行设计;通过实验对比数据表明:提出设计系统具有同步爬壁机器人吸附参量对称性,单次控制量、双次控制量、多次控制量系数分别为0.7、0.6、0.5,符合控制系数标准范围,能够提升系统控制量输出精度。     

四轮驱动滑动吸盘爬壁机器人的动力学研究

研究了四轮驱动滑动吸盘式爬壁机器人在滑动导向运动方式下的动力学问题．首先分析了机器人在壁面上安全移动的运动状态和约束条件, 然后对驱动轮支撑力分布、驱动轮与壁面间的横向摩擦力以及密封圈摩擦力进行分析,进而基于牛顿---欧拉法建立了机器人的动力学方程, 并用驱动力矩安全系数来表征驱动力矩的安全程度．通过动力学仿真,分析了吸附压力、驱动轮分布、密封圈刚度等对驱动力矩的影响, 为四轮驱动滑动吸盘式爬壁机器 人结构优化和安全运动控制提供理论依据．     

变磁力吸附爬壁机器人的结构设计与爬越焊缝特性

为提高储油罐壁检测作业的可靠性和安全性,研究设计了一种变磁力吸附机器人本体结构并研究其爬越焊缝特性.首先基于ANSYS平台对机器人变磁力吸附单元进行仿真分析,得到了机器人本体的磁感应强度分布及磁吸附力.然后建立了爬越焊缝过程的动力学模型,应用ADAMS对其进行动力学仿真分析,得到了该过程中的磁吸附力变化曲线.通过分析验证了机构的合理性和实用性.     

立式金属罐容积检定爬壁机器人的研制

针对传统油罐检定方法中,径向偏差测量精度低、操作危险、效率低等问题,研制一种小型的立式金属罐爬壁检定机器人。该机器人采用永磁吸附三轮式结构,测控系统以单片机89S51为核心,并配备多种传感器,实施有缆遥控操作。现场实验表明,该机器人自动化程度高,径向偏差测量准确,大幅度提高了油罐检定效率和检定精度。