磁隙式爬壁机器人的研制

大面积钢质表面预处理(如船舶表面除锈、大型储罐表面除漆等)专用的重载爬壁机器人设计,其技术关键是机器人的吸附效应,即吸附可靠、行走灵活。传统的爬壁机器人有两种吸附方式:真空吸盘式(其不适应重载)和磁吸式(其爬壁运行不灵活)。磁隙式爬壁机器人将真空吸盘式与磁吸式相结合,互补增强机器人的吸附效应,其磁隙结构即将磁履接触壁面吸附改为磁块单独安装不与壁面直接接触,通过调节其间隙改变磁隙效应。该机器人质量75 kg,且要重载几十米长的超高压软管和真空管,作业时管内充满水,专用于船舶表面自动化除锈等作业,实现了钢质表面用水作业,即除即干不返锈的目标。介绍爬壁机器人的设计原理、受力分析、磁隙效应和工业试验。应用表明磁隙式爬壁机器人满足了重载作业、灵活行进、吸附可靠的诸项要求。     

基于Simulink的磁吸附机器人动力学仿真

运动平稳度是衡量磁吸附机器人工作安全性和可靠性的重要指标之一。为解决机器人平稳性运动问题,基于磁吸附机器人运动的工作原理,设计其本体机械结构,分析其在向上、向下以及悬壁面三种位姿状态下的受力状况,建立其力学和运动学模型。利用Matlab/Simulink软件,对机器人在不同位姿运动状况下的瞬时加速度进行仿真。仿真结果表明,该磁吸附机器人的运动模型平稳可靠,为其在爬行作业中能够平稳运动提供理论基础。     

管道攀爬机器人非接触变磁隙式永磁吸附机构的设计与吸附性能优化

设计了一种能自适应吸附不同直径管道的非接触变磁隙式攀爬机器人.采用矢量磁位法和有限元法建立了吸附机构的磁场分布模型和磁吸附力模型.基于空间力系统的平衡方程建立了机器人的力学模型,得出爬壁机器人需要的最小磁吸附力.基于磁场和磁吸附力的理论模型与Maxwell仿真,通过离散组合法得到了最优磁铁宽度和磁吸附力.通过不同磁场和...     

微型磁吸附爬壁机器人结构设计及实现

文中针对小曲率铁质面吸附、爬行难的问题,设计了一款永磁体吸附的微型爬壁机器人。该机器人采用磁吸附提供正压力,通过履带与铁质壁面的摩擦力提供机器人的驱动力。同时,为了使机器人在工作中保持安全避免失稳,对机器人在4种易脱离的情况下进行受力分析,计算出了机器人保持安全所需的磁吸附力。利用有限元软件分析永磁体的厚度及永磁体与壁面间的距离等因素对吸附力的影响规律,得到了最佳结构尺寸。通过搭建样机在圆筒上进行0～2π的一圈爬行测试,验证了此机器人能够在任意角度进行稳定工作,为后续爬壁机器人结构的设计和优化提供了借鉴。     

基于ADAMS的清洗闸门钢丝绳攀爬机器人的可行性分析

携带清洗装置的闸门钢丝绳攀爬机器人可以解决国内仍在使用的人工悬吊式闸门钢丝绳所存在的劳动强度大、安全系数低的问题,机器人代替人工完成钢丝绳自动攀爬与清洗的任务,可降低安全风险,提高工作效率。通过仿尺蠖的爬行机理对闸门钢丝绳攀爬机器人的机械结构进行设计,进而构造内外两个分体式结构实现在钢丝绳上的运动。分别对所设计的攀爬机器人进行运动学分析,对具有清洗装置的攀爬机器人的运动进行分析,利用ADAMS仿真软件进行仿真,仿真结果验证了自动攀爬机器人的可行性;在已有基础上对携带激光清洗装置的攀爬机器人和加入滚珠丝杠结构后的清洗装置攀爬机器人进行对比分析,发现后者清洗钢丝绳的效果更好。     

攀爬机器人磁吸附组件优化设计与仿真

为满足大型起重机危险部位的检测需求,设计一种具有较强越障能力的磁吸附金属攀爬机器人。机器人可携带高清图传设备、机械臂以及其他金属检测设备。针对一种磁吸附机器人设计出独特的磁吸附组件,进行多个维度的分析仿真与优化,确保机器人在大型起重机上的各个侧面工作时,能有效抵抗倾覆、脱落、翻滚或滑移。为确保永磁体以尽可能小的质量获得尽可能大的吸附力,特别引入磁质比概念。通过有限元分析软件进行仿真优化,得到最优规格并制作出机器人实物,验证仿真优化的可靠性。     

油罐清洗机器人自激脉冲装置的动力学仿真

油罐清洗机器人是机械化清灌的重要而有效的工具,自激脉冲装置是清洗机器人的一种机械手臂式喷射清洗装置。基于虚拟样机技术,首先利用SolidWorks软件完成了油罐清洗机器人自激脉冲装置的三维实体建模;然后利用SolidWorks自带功能插件对该装置进行了干涉检查,验证了零部件装配设计的合理性,并进行了0°角和120°角极限工作位置的有限元受力分析,验证了设计选材和工作过程的可靠性;最后将三维实体模型导入ADAMS中,建立了动力学仿真模型,进行了三维可视化动力学仿真分析,获得了其运动学和动力学特性,验证了装置作业过程的稳定性。     

自攀爬壁面清洗机器人机构设计研究

介绍了一种新型多吸盘真空吸附式壁面清洗机器人系统,对其本体机构进行了设计、研究.该清洗机器人具有结构简单、转动灵活、控制方便、轻量化等特点,并且该机器人能根据障碍调整步距,具有实用性.     

一种基于磁力吸附的储罐爬壁机器人本体设计

对于大型储罐焊缝缺陷自动化检测,爬壁机器人需完成自动化全方位扫查。针对储罐爬壁机器人在不同运行工况下的受力状态,建立爬壁机器人力学模型,分析获得不下滑、不纵向倾覆、不横向侧翻以及复合状态下失稳状态危险点,应用Maxwell软件对永磁吸附轮受力状态进行仿真与优化设计,使之满足吸附要求。同时,设计具有辅助吸附功能的编码轮结构,在反馈位置信息的同时,补充安全吸附力的裕度,以增加其越障和抗失稳能力。最后,依据设计模型制造出爬壁机器人本体并进行测试实验,实验结果证明该机器人能在各种危险点处实现带负载稳定全向驱动运行。     

基于磁钉阵列的牛舍清洁机器人导航系统研究

针对无人机器人牛舍清洁的需求,提出一种基于机器人模型、磁钉修正算法、纯跟踪算法的导航控制系统。因机器人模型受外界干扰大,单纯靠模型实时定位存在累计误差,故在机器人移动的路径上,每隔一段距离设计1个磁钉,在磁钉位置修正机器人的位置误差,并利用纯跟踪算法精确按照设定路径运行。该系统利用机器人模型计算实时航向值替代磁力计,降低硬件成本,且在工程上易于实现。     

油罐清洗机器人运动倾覆稳定性分析与仿真

油罐清洗机器人是一种针对油罐罐底油泥实施自动化清洗而研发的特殊机器人。在分析其罐底工作环境及工作流程的基础上,运用动态能量稳定锥方法分析了罐壁和罐底"盲区"油泥清洗的工作稳定性。通过ADAMS环境下的仿真实验,该机器人运动速度在v=0.5 m/s以内时,机器人不发生倾覆,在机体倾斜角度φ=30°时,脉冲水射流出口速度宜控制在u=100 m/s以内,保证机器人倾覆稳定性,实现油罐"盲区"油泥清洗。仿真结果与该机器人设计参数基本相符,能够实现对油罐罐底油泥的清洗。     

用于矩形通风管道的集成清洁机器人

为了解决大型中央空调的矩形通风管道清理,设计了一种专用的管道清洁机器人。机器人的行走方式采用轮式,将清扫机构、吹灰扇、监控摄像头机构等工作所需工具安装在一台小车上,其中清扫装置设计分为主刷头和辅助刷头2个部分,2个辅助刷头设计为可开合式以适应不同宽度的矩形管道的。在硬件部分,采用STM32单片机作为主控板,将空调管道的清洁、监控等工作集成于一体。结果表明,相比较传统的人工清洁,该管道机器人在提高清洁效率的同时降低了人工成本。     

基于6-UPS并联机器人的副面调整机构设计

针对奇台110 m口径全可动射电望远镜（QiTai radio Telescope, QTT）天线副面调整机构的技术指标,文中提出了一种基于6-UPS并联机器人的副面调整机构。分别利用多刚体动力学分析和控制仿真软件对副面调整机构进行了虚拟样机建模和动力学仿真,得出副面调整机构运动关节在天线指天和仰平两种工况下从零位运动至指定位姿所需要的最大驱动力。进一步建立了大射电望远镜副面调整机构的有限元模型,对其零位时的结构进行了模态分析,得到了前6阶固有频率,为工程设计提供了理论参考。     

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。     

飞机表面清洗机器人运动学建模和三维仿真研究

利用DH方法建立了飞机表面清洗机器人工作装置的运动学模型,以VisualC 为设计语言,利用OpenGL对机器人自动轨迹规划进行了的三维仿真。实现了机器人对线、面区域的自动规划的目标,并可以通过手控和自动控制实现对机器人进行控制。     

大型冷凝器清洗机器人设计及运动学分析

设计开发了大型冷凝器清洗机器人,该机器人结构简单,易于控制,能够对大型冷凝器进行长期自主在线清洗。建立了冷凝器清洗机器人的运动学模型,进行了正运动学分析和逆运动学分析,解决了关节变量的突变问题。机器人的工作空间能够覆盖整个冷凝器管束的分布空间,具有一定的灵活性。对冷凝器清洗机器人进行了运动学仿真分析,结果表明,该机器人的设计是合理的,能够满足其工作需要,为进一步研究奠定了基础。     

基于FPGA的中央空调管道清洗机器人设计

设计以FPGA为控制器的中央空调管道清洗机器人。利用FPGA高速处理能力使各模块并行工作,通过车载摄像头传回的视频对小车进行远程操控,使小车工作在自动或手动模式。该机器人操作简单,性能稳定,为中央空调管道远程监控清洗技术的研究提供了平台。