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。     

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。     

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。     

LPG罐车爬壁射流清洗小车力学特性研究

根据LPG罐车内壁清洗工作要求,设计了一种融合高压水射流与机械刮刷两种清洗技术的爬壁射流清洗小车。通过建立小车附壁清洗的静力学和动力学模型,推导出小车可靠吸附所需最小吸附力方程以及小车稳定运行和转向的最小驱动力方程。对不同壁面倾角下的算例分析表明:静止吸附时主要失稳形式为沿壁面下滑,在壁面倾角为120°时稳定性最差,所需最小吸附力约为51. 8 N;稳定运行时主要失效形式为差速转向,最危壁面倾角为50°,所需最小驱动力矩约为2. 95 N·m。经样机实验证明,研究结果可靠,为LPG罐车自动化清洗设备的开发及相应技术研究提供了一定的理论依据。     

罐车爬壁射流清洗小车力学特性分析

设计了一种罐车爬壁射流清洗小车,建立了这一清洗小车的静力学和动力学模型,并分析了这一清洗小车在沿壁面下滑、纵向倾覆、横向翻转三种工况下的静力学特性,以及在直线行驶、差速转向两种工况下的动力学特性.分析结果表明,罐车爬壁射流清洗小车最易发生吸附失稳的工况为沿壁面下滑,最易发生行驶失稳的工况为差速转向,可靠附壁的最小吸附力...     

一种能跨越水平窗框障碍的玻璃幕墙清洗机器人的设计

介绍了一种壁面适应性较强,能跨越水平窗框障碍的多吸盘吸附式玻璃壁面清洗机器人系统,并对其控制系统进行了研究.机器人在楼顶卷扬机的牵引作用下依靠自身重力沿壁面下滑完成清洗作业,通过多负压吸盘的交替吸附达到跨越水平窗框障碍的目的,并提出了理想密封系统的模型.     

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Halbach阵列爬壁机器人永磁吸附装置有限元分析

船舶除漆爬壁机器人通过永磁吸附装置吸附于船舶钢板壁面,为了确保爬壁机器人可靠的吸附于船舶钢板壁面,设计了基于传统型和Halbach阵列的两种永磁吸附装置,对两种永磁吸附装置的磁场进行了有限元分析,得到磁感应强度、磁场强度的分布规律,以及不同影响因素下吸附力的变化规律等,验证了基于Halbach阵列永磁吸附装置设计的合理性。     

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.     

基于CFD的某负压吸附装置水动力学特性分析

针对人工清理浒苔难度大、效率低等问题,设计了一种近岸浒苔负压打捞装置。通过螺旋桨产生负压来吸附浒苔;采用了Fluent软件计算负压吸附水动力性能,通过动态仿真测出了负压吸附装置产生的负压大小,分析了局部水流的流速、流域面积与负压吸附力的关系,并通过实验验证了仿真的可靠性。研究结果表明:螺旋桨旋转产生的负压能有效地吸附浒苔,对于提高浒苔的打捞效率有显著效果。