瓷砖墙壁攀爬机器人结构系统研究

针对日益突出的瓷砖脱落导致的安全问题,设计了一种瓷砖墙壁攀爬机器人,机器人具有检测即将脱落的瓷砖并自动做标记的功能和跨越各种墙角的能力。采用STM32F103RC为核心的控制系统控制机器人的运动,利用红外通信来实现人机交互,利用三维软件Solid Works进行有限元实体建模,利用Solid Works Simulation对机器人进行应力分析,得到应力分析图,为机器人的优化设计提供参考依据。     

自攀爬式幕墙清洗机器人设计

以国家大剧院椭球壳体的清洗为应用背景,设计了首台复杂曲面自攀爬式机器人样机。首先简单介绍了机器人系统的机械结构组成;控制系统采用基于CAN总线的网络结构,并以P80C592单片机为核心构成分布节点控制器,软件采用模块化设计;在此基础上对机器人运动功能实现进行了讨论。作业实验表明样机系统的组成原理合理,机械结构和控制系统方案成功可靠。     

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。     

阶梯攀爬机器人结构及控制方案设计

针对阶梯攀爬机器人工作过程中的楼梯攀爬及避障问题,对阶梯攀爬机器人机械结构、机器人阶梯攀爬方式、差速驱动方式下机器人运动方程进行了分析,对阶梯攀爬机器人行驶过程中障碍物检测、避障控制策略进行了研究;基于模糊控制原理,建立了阶梯攀爬机器人模糊避障规则,提出了一种基于MC9S12XS128单片机以及超声波传感器的阶梯攀爬机器人障碍物检测、避障及楼梯攀爬控制系统,并利用所研制的阶梯攀爬机器人样机进行了机器人避障、楼梯攀爬测试。测试结果表明,基于变形轮与行星轮相结合的阶梯攀爬机器人机构可以实现阶梯攀爬机器人避障及攀爬楼梯的功能,控制系统可以准确、迅速判断障碍物以及楼梯所处位置,并依据所建立模糊避障规则完成避障及楼梯攀爬任务。     

仿生攀爬机器人的步态分析

面向农业、林业和建筑等领域的高空作业,提出一种具有攀爬和操作功能的双手爪式模块化仿生机器人,以期代替人们在高空复杂环境中从事危险工作.给出机器人的一种5自由度构型,分析其在空间两杆之间攀爬过渡的能力,然后根据其构型特征提出、分析和比较三种攀爬步态.在ADAMS仿真环境下,对机器人采用这三种步态攀爬各种方位的杆件时主要关节所需的力矩和机器人所消耗的能量进行计算和对比.仿真结果为机器人的攀爬步态规划提供了依据.     

攀爬蛇形机器人越障静态机理研究

介绍了蛇形机器人运动模式的研究现状并提出了一种进行外攀爬的蛇形机器人结构,该蛇形机器人有16个PR-T模块单元,P-R-T模块是一种在P-R模块的基础上添加一个平移运动组件的模块。这种结构使得该机器人姿态调整运动与前进运动分离开来,使机器人运动控制更加简便。基于这种结构对蛇形机器人进行了运动学建模,通过对其越障运动规划与各P-R关节位置及关节转角的分析,提出了一种攀爬蛇形机器人越障方法。通过MATLAB软件进行攀爬蛇形机器人越障仿真,验证了越障方法的正确性。     

气动仿生蜈蚣外管路攀爬机器人研制

小外径管材在生产生活中较为常见,其侦测勘察一直以来是亟需解决的难题。提出一种外管路攀爬的机器人设计方案,采用蜈蚣多足结构,提升攀爬能力。采用气动作为驱动,增加抓握力,有效减少重量。通过建立虚拟样机,并利用Mechanica对重要零件脚趾进行受力分析和有限元计算,优化了脚趾的结构和尺寸。通过研制实验模型进行测试,验证了总体设计方案的可行性和分析的有效性,为外管路攀爬机器人的进一步研究奠定了基础。     

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。     

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.     

阶梯攀爬服务机器人设计研究

为解决未安装电梯的低楼层货物搬运问题,设计了一种阶梯攀爬服务机器人样机,机器人由转向机构、变形轮、重心调节机构和底盘等组成。控制系统以飞思卡尔公司的16位单片机MC9S12XS128为控制器,以CodeWarrior IDE软件作为机器人软件开发平台,并着重对检测系统进行研究。机器人在真实环境下进行了爬越台阶、楼梯等越障实验,验证了其越障能力和环境适应能力。     

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.     

基于可变形车轮结构的阶梯攀爬机器人行走机构的设计与研究

为解决在未安装电梯楼层和阶梯环境下货物运输的问题,成功研制了一种采用可变形车轮作为行走机构的智能阶梯攀爬机器人。该车轮采用3组相同的曲柄摇块机构来实现轮毂变形组合,从而达到攀爬连续阶梯障碍的目的。首先,详细阐述了阶梯攀爬机器人行走机构的设计过程;其次,通过仿真研究,分析了结构设计的合理性;最后,制作了物理样机并通过其攀爬实验,验证了所设计变形轮的可行性。     

输电铁塔攀爬机器人夹持机构设计

针对输电铁塔危险部位的检修工作,设计了一种新型攀爬机器人;根据攀爬机器人的运动环境和夹持方式,设计了一种由磁吸附和机械夹持结合的复合结构,以保证夹持的可靠性和准确性。该夹持手爪由一个电机驱动,通过齿轮传动带动螺旋升降机上下运动,从而实现爪部对角钢的夹紧;同时,通过电磁铁吸附角钢,实现对角钢的双重夹持,可有效抵御攀爬机器人在铁塔上的坠落危险。介绍了夹持机构的设计过程,建立夹持机构的三维模型,对其进行了静力学分析和仿真;并通过实验验证了其合理性。     

基于ANSYS的攀爬机器人齿轮接触分析

以某攀爬机器人减速齿轮为研究对象,分别采用传统赫兹理论和有限元分析方法对其进行了接触应力计算.结果表明：两种计算方法的误差仅为5.3％,利用有限元分析方法进行接触分析是可行的,为齿轮的进一步分析提供了依据.     

复合吸附方式的攀爬机器人吸附能力研究

针对攀爬机器人工作壁面多样性、复杂性的特点,基于传统真空吸附技术,提出采用推力和负压复合吸附方式。运用ANSYS-CFX模块,采用3因素5水平的正交试验,着重对流域结构、吸盘与壁面间隙两方面因素对吸附力的影响进行极差与方差分析得知风扇转速对吸附力影响最大。试验表明,通过优化为圆锥形状流域,提出最佳的实验组合,提升吸附能力约120%,同时将复杂凹凸平面对吸附力的影响降低近50%,对提升机器人在复杂墙面吸附的适应能力有借鉴意义。     

洞库油罐除锈、喷漆机器人的研制

从施工现场的实际情况出发，设计一个能够作回转运动的仿形轨道和两个能在其上移动且对称布置的四自由度机器人，通过遥控操作、红外测距、图像监视等技术，使其能够在始终满足最佳喷射参数的情况下高效地进行喷涂工作。     

一种轮式攀爬机器人的研究与设计

针对在城市建设基础设施中的多种复杂环境,为了降低由于高工作业带来的人身财产危害,设计了一种轻巧的轮式攀爬机器人。基于机器人攀爬静力学分析,确定了机器人的重要参数,先后完成了机器人攀爬机构和锁杆机构两大关键机构的设计,提出机器人攀爬控制策略。在Solidworks环境下完成了机器人的虚拟样机建模,并搭建试验样机对机器人进行载重攀爬测试和适应性测试。实验表明,机器人20kg负载条件下,攀爬速度达到3.24m/s,攀爬自旋角2.24°,同时机器人可以在不同直径下作业,机器人满足设计要求。     

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。     

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。     

船舶除锈机器人转向运动学分析

根据船舶壁面除锈的工作要求,设计了一种能够在船舶壁面上运动的自动控制履带式超高压水射流爬壁除锈机器人。主要研究履带式除锈机器人附壁的转向运动学问题。介绍了船舶壁面除锈机器人的组成及特点,推导出船舶壁面爬行机器人的直线运动及瞬心转向运动学模型。运用matlab软件对机器人的转向运动学模型进行分析,表明除锈机器人转向要通过左右两行走机构的速度差实现,且其合运动速度受到一定的外力影响。通过实验发现,磁吸附力对转向灵活性有影响。