爬壁机器人真空吸附及运动方式探讨

本文从单吸盘吸附、多吸盘吸附、真空的形成和消除方式、实现运动的机构四个方面，就爬壁机器人真空吸附及其运动方式的研究现状作了一定的分析，并对其发展趋势进行了概括。     

一种爬壁机器人的吸附机构分析和设计

真空吸附爬壁机器人在各行业具有良好发展前景,但是应用于飞机蒙皮检测的真空吸附式机器人的研究尚处于研究阶段。该文通将过飞机蒙皮检测机器人平台为切入点,对一种爬壁机器人的真空吸附机构进行设计。着重通过结合机器人整体性能和功能以及工作环境对真空吸附系统的核心部件——吸附机构进行设计和测试,并且对吸附机构的结构、性能、稳定性等方面进行系统的分析和探讨。     

一种新型爬壁机器人研究

基于真空吸附的原理,提出了一种新型框架式多吸盘爬壁机器人系统,介绍了机构的构型及结构特点,推导了运动学方程,分析了位姿误差矩阵和误差计算,并提出了仿人质心调整步态控制方法,实验结果表明该机构具有移动速度较快、结构简单、越障能力强、控制简单、轻量化等特点.     

双动力臂爬壁机器人吸附系统设计

设计了一种能够适应多种壁面、安全性高的爬壁机器人吸附系统。介绍了机器人的机械结构和运动原理,并详细论述了机器人吸附机理和真空回路。在此基础上,通过计算和比较,设计出一种通用双动力臂爬壁机器人吸附系统。分析表明,该机器人吸附系统安全可靠,有较强的越障能力,能较好的适应各种材质和倾角壁面的作业要求。     

一种全方位移动爬壁机器人系统设计

设计了一种具有适应多种壁面、越障能力强、能沿任意方向直线移动或在原地旋转任意角度的全方位移动爬壁机器人。详细论述了机器人本体机构的组成和爬壁机器人全方位移动的功能实现,并对控制系统进行了介绍。分析表明,该机器人是对高层壁面或容器清洗、喷漆及维护和检测的良好载体。     

火电厂爬壁机器人研究进展

爬壁机器人能够替代人工完成高难度、高风险的高空工程作业,在舰船清洗、液化气罐检测等诸多领域已经得到广泛的应用。基于现代爬壁技术在机器人领域的实际应用,对爬壁机器人的工作原理进行了介绍,分析了真空吸附、磁力吸附、静电吸附、仿生吸附以及攀附式吸附等不同吸附技术的特点,比较了轮式爬壁机器人、履带式爬壁机器人、足式爬壁机器人等多种爬壁机器人移动机构的优缺点。最后,结合火电厂应用环境特点,重点分析了爬壁机器人在火力发电厂的应用案例,探讨了火电厂爬壁机器人的发展趋势,指出复合吸附结构与移动方式是未来火电厂爬壁机器人的发展热点。     

单吸盘爬壁机器人的吸附稳定性的分析及计算

提出并采用变动力矩轴的方法 ,建立了爬壁机器人系统力学模型 ,解决了爬壁机器人吸盘压力分布函数不可解的问题。并在此基础上 ,分析了爬壁机器人在匀速爬行时的稳定吸附条件 ,为在爬壁机器人设计过程中确定一些主要参数提供了必要的理论基础     

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.     

基于章鱼吸附机理的爬壁机器人吸附技术

章鱼吸盘具有较强吸附力和较低的能量消耗,其吸附机理对爬壁机器人吸附技术具有重要的借鉴作用。主要论述章鱼的吸盘结构和吸附机理,为研究学者提供了章鱼吸附的基础理论,促进中国爬壁机器人吸附技术的研究与发展。     

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。     

一种新型电磁吸附式爬壁机器人的研制

针对永磁吸附式爬壁机器人机动性与吸附性相矛盾这一问题,提出了一种电磁铁轮流通断电机构,并基于该机构设计了一种履带式爬壁机器人.为了防止机器人出现滑移、倾覆和翻转失稳状况,对机器人进行了力学分析,利用COMSOL软件对电磁铁进行磁场仿真分析,完成了电磁铁的设计及机器人整机的制作.结果表明,机器人能够以任意姿态在不同角度壁...     

一种滚动密封式爬壁机器人动力学建模与分析

介绍了一种滚动密封式爬壁机器人,分析了其密封与运动机理。提出了一种多履带协调运动的爬壁机器人动力学建模方法,推导出该机器人直线运动及转向动力学方程。建立了直线运动及转向时履带牵引力与机器人姿态角之间的关系,分别计算出采用滑动密封和滚动密封方式的机器人在运动过程中的摩擦阻力并进行了比较分析。仿真和样机实验表明该爬壁机器人可沿壁面行走与越障,具有摩擦阻力小、负载能力大及对壁面适应性强等特点。     

基于ROS的爬壁机器人控制系统设计

大型压力容器探伤作业中,存在效率低、危险性高、成本高等问题,为提高自动化和智能检测水平,研制出一款爬壁机器人进行探伤检测.该爬壁机器人基于机器人操作系统(ROS)进行系统软件开发,以开源硬件Beagle Bone Black为核心搭建硬件平台,采用永磁吸附式移动平台搭载探伤检测仪器方式,对工件进行无损探伤检测作业.现场...     

基于最小值原理的壁面攀爬机器人时间最优控制

首先简要介绍了一种新型双索牵引壁面攀爬机器人结构,并建立了该系统的数学模型。其次,依据庞特里雅金最小值原理推出了机器人本体两点间运动时间最优的控制律,并将该非线性方程组的求解看作是一个两点边值问题,通过引入简单打靶法以及一种初值猜测技术来求解该方程组。最后,数值仿真表明所建模型及控制规律是可行的。     

一种滚动密封爬壁机器人的安全吸附条件与运动特性分析

为完成三峡大坝流道的缺陷检测,设计开发了一种滚动密封结构的履带式爬壁机器人。该机器人以柔性履带作为密封裙实现滚动密封,具备密封结构耐磨性好、通过性和壁面适应性强等特点,而长效稳定吸附是机器人设计的关键问题。基于动力学建模方法,提出了滑移参数等指标作为滚动密封爬壁机器人的稳定吸附条件,用于考察机器人运动状态下、特别是滑移转向状态下的吸附稳定性与运动准确性。通过讨论负压力在内的相关设计参数对机器人滑移与稳定吸附的影响,建立了关键设计参数与机器人吸附稳定性的联系。仿真与实验结果表明,所提的安全吸附条件能够作为开展爬壁机器人运动性能优化设计的理论依据,同时也为建立相应的控制模型提供了参考。     

仿生爪刺式双足爬壁机器人设计与分析

针对自然界广泛存在的粗糙壁面应用环境,提出了一种模仿昆虫攀爬动作的仿生爪刺式双足爬壁机器人。该机器人包括双腿和尾部车轮,由腿部切比雪夫连杆机构驱动双足在壁面上交替抓附爬行,可以实现类似昆虫足部的抓附、脱附动作,能够实现在竖直粗糙砖面上稳定爬行,具有一定的越障能力。建立了机器人腿部连杆机构模型,分析了机器人爬行过程中的足部爪刺的抓附、脱附动作,并在多种壁面上对机器人样机开展了爬行实验。     

仿生爪刺对抓式履带爬壁机器人设计与分析

针对粗糙壁面和天花板上爬行的应用需求,基于毛虫腹足趾钩阵列对抓机理,提出了一种仿生爪刺对抓式履带爬壁机器人。该机器人履带由数十个仿生爪刺对抓足通过链条结构连接构成,仿生爪刺对抓足与机器人本体构成凸轮机构,模仿毛虫爬行过程中腹足趾钩的抓附、脱附动作,能够实现在粗糙天花板和壁面上稳定爬行。建立了毛虫腹足趾钩阵列对抓机理模型,仿生设计了爪刺对抓式履带爬壁机器人,分析了机器人爬行过程中仿生爪刺对抓足的抓附、脱附动作,并在粗糙天花板和壁面上对机器人样机开展了爬行实验。     

冗余控制在真空吸附式壁面机器人安全性方面的实验研究

应用冗余控制理论 ,对真空吸附式壁面机器人的安全性问题进行了较为深入的研究 ,提出了提高其安全性的一种有效措施——双真空泵负压冗余控制系统。通过计算 ,冗余控制可使整个负压系统的平均无故障工作时间至少增加一倍。实验证明该方案也是切实可行的。     

微小型壁面检测爬壁机器人移动平台研究

壁面移动机器人应用于建筑物表面质量检测,有利于提高工作效率,避免人身危险,故提出一种基于负压吸附原理的微小型壁面检测爬壁移动机器人,该机器人对不同的壁面具有一定的适应能力,而且吸附可靠,移动灵活。介绍机器人平台系统,对双轮单独驱动的移动机构进行运动学分析,还对应用于该机器人的负压吸附原理进行研究,从热力学角度提出负压吸附系统理论模型。此外,以腔内有效负压为设计指标,设计机器人专用离心叶轮,并对设计结果进行计算流体动力学验证。研制微小型壁面移动机器人的原理样机,通过试验测试,验证机器人样机的基本吸附效能及综合性能指标,实现机器人体积的小型化,使机器人的负载自重比接近4.0,证明叶轮设计方法、负压吸附系统以及移动机构设计等技术的正确性。