负压爬壁机器人吸附系统研究

系统研究了爬壁机器人的负压吸附系统。针对负压爬壁机器人的吸附力利用效率,研究了其运动系统结构对吸附力配置的影响。根据吸附力利用效率的差异,提出了若干移动机构及密封机构的构成方案并分析了其综合性能。对负压吸附系统各个元件进行了热力学分析,阐述了吸附系统的气路状态变化过程,揭示了吸附原理的实质。利用CFD对吸附系统气流在流场中的状态变化进行了仿真。最后,通过研制的负压式爬壁机器人样机验证了吸附系统的可靠性和稳定性。     

用于玻璃幕墙现场检测的爬壁机器人的研制

介绍了一种用于玻璃幕墙现场安全检测的双腔体负压爬壁机器人．该机器人基于负压吸附原理,能够在玻璃壁面上自由移动并通过检测设备对玻璃进行安全检测。提出了全隐框玻璃幕墙检测方式的总体方案．并详细论述了机器人的机械结构、安全检测方案以及控制系统。通过机器人爬墙实验以及振动检测实验验证了将爬壁机器人用于幕墙玻璃安全性现场检测的合理性。     

基于静电吸附原理的双履带爬壁机器人设计

研究了基于静电吸附原理的爬壁机器人设计过程。针对静电吸附原理进行分析,对电极与壁面间产生的吸附力解析建模,通过实验验证静电吸附作用。根据静电吸附力的性质,设计履带式爬壁结构,借助Solidworks软件进行三维建模,分析双履带车质量、重心等关键参数。对机器人样机在壁面上发生吸附时的受力情况展开分析,确定提高爬壁机器人安全稳定性的改进措施。最后对机构运动控制系统作简要介绍。     

一种新型磁吸附爬壁机器人的研制

设计了一种壁面吸附爬行机器人,实现了机器人壁面转向、蠕动、交叉面跨越等功能,而且比其他爬壁机器人尺寸较小、质量更轻。该机器人应用了一种新机构,实现了单电机分时驱动双关节独立运动。分析了该机器人的运动学特性,包括运动学的正逆解以及壁面过渡的策略,简述了吸附足的设计,并对吸附足进行力学建模及分析,对壁面过渡策略进行了运动学验证仿真。样机实验验证表明该机器人达到了预期设计效果。     

基于SMA驱动的仿生无源负压吸盘研究

针对负压吸盘在爬壁机器人吸附装置应用中存在的不足,提出了一种单程形状记忆合金（SMA）弹簧驱动器驱动的仿生多腔无源负压吸盘．解决了现有负压吸盘吸附装置不易微小型化、功重比低的缺点。该吸盘基于仿生学原理,采用当前发展迅猛的仿生智能材料——形状记忆合金,并基于拓扑机构学原理进行多腔体智能吸附机构结构设计,为爬壁机器人的壁面吸附机构设计提供一种方法。     

多体柔性永磁吸附爬壁机器人

为实现永磁间隙吸附式爬壁机器人在复杂空间曲面上的可靠吸附与灵活运动,在分析爬壁机器人复杂空间曲面运行须解决的关键问题的基础上,基于爬壁机器人的多体动力学仿真和样机试验,设计了采用多体柔性吸附系统的间隙吸附式爬壁机器人,即爬壁机器人由轮式移动机构和吸附系统组成,吸附系统安装在轮式移动机构的底盘上,且和壁面是非接触的.吸附系统由多个相互独立的吸附装置构成,每个吸附装置通过具有2转动自由度的连接机构和轮式移动机构连接,并由被动的万向滚动轮部分或完全支撑在壁面上,各吸附装置在吸附力的作用下可自调节相对于壁面的位姿.对多体柔性吸附系统的曲面适应性进行优化.仿真及试验结果表明,多体柔性吸附爬壁机器人可自适应壁面形貌和曲率的变化,它在表面是复杂空间曲面的壁面上运行时的吸附和运动性能接近在平整壁面上运行时的相应性能,吸附可靠且运动灵活.     

基于虚拟样机技术的X型放大杆系的优化设计

提出了一种应用于吊臂式高压线检测机器人系统的行程放大机构——X型行程放大杆系。阐述了该机构的设计原理,并运用虚拟样机技术对关键参数进行优化设计。     

基于永磁吸附的爬壁机器人本体设计与研究

压力容器爬壁机器人是检测压力容器壁面缺陷的移动设备,是无损检测系统的重要组成部分。在研究磁路的基础上,结合磁路设计原理与现代设计方法,开展压力容器爬壁机器人本体结构的研究。根据功能性要求,设计合理的行走和吸附机构,满足机器人沿壁面灵活行走的要求;重点研究永磁轮机构,利用磁路设计原理,采用轴向充磁的环形永磁体,通过合理的磁路设计,设计出新型永磁轮机构。     

壁面移动机器人吸附方式的研究现状与发展

阐述了壁面移动机器人吸附方式的种类、特点.对三种成熟的吸附方式(磁吸附,真空吸附和推力吸附)的典型机器人进行了列举分析,分析得出三种成熟的吸附方式只适应在大型壁面移动机器人方面的设计需要,并且每种吸附方式下的机器人只能应用在特定的工作场合.结合新世纪对壁面移动机器人的发展的要求和成熟的吸附方式的存在局限性,提出随着MEMS加工技术发展、新材料的研发和仿生微型机器人需要,以无噪音,适应各种材质壁面的干性粘合剂作为一种新型吸附方式和适应小型化、微型化机器人设计的吸附方式是今后壁面移动机器人吸附方式新的发展趋势.     

空间桁架用双臂手移动机器人设计与仿真分析

面向于桥梁、体育场馆建筑、塔类基础设施以及宇航领域空间桁架结构检测和维护作业的自动化，提出一种可在空间桁架内自由穿行的双臂手移动机器人，通过方案分析与对比确定了该机器人移动方式及机构方案为：双臂手交替抓取移动、6-D．O．F关节型串联机构；进而进行了机器人实际结构设计及其虚拟样机设计；并推导出了逆运动学解；最后，利用Adams软件进行了在桁架内穿行移动运动仿真，由得到的各关节驱动力矩曲线、数据验证了该机器人设计的正确性和移动能力。     

仿生拱泥机器人运动数学模型研究

介绍了基于蠕动原理仿生拱泥机器人的用途和基本工作原理。对基于蠕动原理仿生拱泥机器人的运动路线进行了分析,并推导出运动路线的表达公式。在此基础上,分段建立了基于蠕动原理仿生拱泥机器人整体运动的数学模型。这些数学模型可以用作基于蠕动原理仿生拱泥机器人运动过程计算机仿真研究的仿真模型,同时也为改进基于蠕动原理仿生拱泥机器人试验样机的设计打下了一定的数学基础,并为设计基于蠕动原理仿生拱泥机器人工作用机和进行仿生拱泥机器人的应用分析打下了一定的理论基础。     

集箱焊瘤打磨机器人的结构设计与位姿分析

针对集箱内壁焊瘤打磨作业存在安全性与高效性不足的问题,研制出了一种新型的轮式驱动集箱焊瘤打磨机器人。首先介绍了集箱焊瘤打磨机器人的结构组成和工作原理,根据机器人在集箱内壁中的通过性具体要求,分析了集箱焊瘤打磨机器人在集箱内壁复杂环境中的越障性能,及摩擦力与轮子直径对机器人越障能力的影响;然后通过建立机器人在集箱内壁面上的运动学模型,分析了机器人的位姿与各轮子的运动轨迹;最后对样机进行了试验。试验及研究结果表明:该焊瘤打磨机器人响应速度快,行走能力也达到了设计要求。     

仿生拱泥机器人运动过程计算机仿真研究

提出了利用计算机仿真技术研究仿生拱泥机器人运动规律的思想。以建立的仿生拱泥机器人运动数学模型为计算机仿真模型,对仿生拱泥机器人工作时的运动过程进行了计算机仿真研究。编制了大量仿真程序,获得了较好的仿真结果。通过运行相应的仿真程序,可以在计算机上直接观察到仿生拱泥机器人运动的全部过程,也可以观察到仿生拱泥机器人各部分工作的逼真情况。在此基础上,可以进行仿生拱泥机器人运动学、动力学仿真和仿生拱泥机器人虚拟样机的研究工作。同时,相应的研究工作也为改进基于蠕动原理仿生拱泥机器人试验样机的设计,并为设计基于蠕动原理仿生拱泥机器人工作用机和进行仿生拱泥机器人的应用分析奠定一定的理论基础。此外,这些工作也为研究其他仿生机器人提供了一定的条件。     

驱动电压幅值对双压电薄膜管道微机器人运动的影响

研究了一种细小管道内移动微机器人,它可以搭载摄像机进入φ20mm的管道内部进行检测作业.微机器人驱动器采用PZT双压电薄膜驱动器.介绍了微机器人的结构及运动机理.着重介绍了驱动电压幅值对此类微机器人运动的影响,通过建模、仿真以及有限元分析,得到随着驱动电压幅值的增加,驱动器振幅增加,微机器人速度增加的结论,并通过实验验证了此结论,此结论对提高此类微机器人的工作效率有重要意义.     

移动机器人四杆地形感知机构的设计

根据四杆机构的运动特性,结合城区和建筑内地形环境的特点设计了一种移动机器人四杆地形感知机构——TTSMS。通过对凸形地形的定义,描述了TTSMS对地形感知的原理和方法。它能够精确、可靠的感知地形,基本不受环境的干扰,能够直接获取障碍的特征,解决了移动机器人在三维地形环境中运动时障碍的实时感知问题。     

八足蜘蛛仿生机器人的设计与实现

在自然界中,蜘蛛因其独特的爬行机制可以在垂直的墙壁甚至倒立在天化板上行走。文章介绍了一个运用仿生学原理设计制作的八足蜘蛛仿生机器人系统。基于这种机器人功能和结构的特点,设计出了相应的机械结构、电路及控制程序。目前该机器人已经可以在平地上进行爬行,为进一步研究爬壁机器人提供了一个基础测试平台。     

爬壁机器人履带多体磁化结构吸盘的设计及优化

介绍了基于稀土永磁均匀磁化特性而研究设计的有别于传统普通吸盘结构的爬壁机器人履带多体磁化结构吸盘。根据履带吸盘工作状况特点和稀土永磁均匀磁化的特性,首先建立了履带吸盘与金属壁面间隙工作空间的镜像简化模型,推导出间隙工作空间y方向的磁场强度的计算表达式。通过仿真结果和对比试验都证明,该履带吸盘的平均磁场强度和吸力比普通结构吸盘大很多。为得到间隙工作空间磁场强度的分布规律,在忽略永磁体末端效应的假设条件下,建立其多次谐波方程,由此提出了该结构的履带吸盘的优化设计原则。并通过实际应用证明,该结构吸盘完全满足爬壁机器人爬行性能的要求。     

基于电磁能量理论的爬壁机器人履带永磁吸盘设计研究

建立基于电磁场能量理论的爬壁机器人履带吸盘模型吸力方程及其磁路的设计原则，对今后爬壁机器人吸盘的进一步改进具有相当大的理论指导意义。依此设计的爬壁机器人履带吸盘达到很好的实际应用效果。     

仿六足机器人的机构设计与研究

在研究仿生六足机器人工作原理的基础上,对机器人的步行机构和转弯机构进行了设计,设计的结构能够执行例如前行、后退、原地左转、原地右转等基本的行走操作.     

外磁场驱动无缆微型机器人行走特性的分析

研制了以超磁致伸缩合金为驱动器的微型管道机器人,提出了一种以管外磁场无缆方式驱动控制微型管道机器人行走的方法,使其可靠性和实用性都得到提高。控制原理是通过管外时变振荡磁场频率的改变,媒介于微机器人磁致伸缩微驱动器的磁机耦合作用,将时变振荡磁场能转换成机器人弹性腿的振动机械能,从而实现机器人的行走。介绍了系统组成及工作原理,然后对行走动态特性进行了深入研究,得出了基于振动原理的微机器人移动速度和牵引力的方程式。试验表明机器人系统切实可行,能实现微型机器人的外磁场无缆驱动控制。