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。     

爬壁机器人滑动式负压吸盘吸附特性的实验研究

针对一种带有滑动式负压吸盘爬壁机器人的吸附特性进行了试验研究,通过测试吸盘在风机突然开启、突然关闭以及遭遇壁面缝隙发生泄漏3种情况下的负压响应曲线,分析并绘制了风机吸盘系统的工作特性曲线,建立了吸盘内负压模糊控制系统,为吸盘的结构设计和负压控制提供了依据。     

爬壁机器人新型滑动式负压吸盘空气流场的数值模拟

爬壁机器人滑动式负压吸盘的吸附特性对整个机器人系统的可靠工作至关重要,空气泄漏是影响吸附特性的关键因素。目前研究的爬壁机器人吸盘结构都有摩擦力大,运动不灵活的缺点。为了提高机器人运动的灵活性,改进吸盘结构,通过模拟计算,得到不同缝隙高度下爬壁机器人滑动吸盘内空气泄漏量、压力场和速度场的分布,并对不同结构尺寸下的结果进行了比较,为吸盘结构的改进提供了依据。     

油罐内壁除锈爬壁机器人吸附机构设计

为提高在役油罐内壁除锈作业的安全性与可靠性,可采用爬壁机器人替代人工作业,在进行除锈爬壁机器人设计时,吸附机构尤为重要。考虑到爬壁机器人的作业表面为凹凸不平的锈蚀表面,以及要克服喷枪除锈的反作用力,文中设计了一种基于新型稳态永磁吸附操动机构原理的永磁吸附机构,基于传统的永磁操动机构,用永磁体代替传统永磁操动机构通过动铁芯作为驱动部件,磁力直接作用永磁体使合、分闸速度达到一致;针对传统永磁操动机构在合、分闸过程中不能准确复位问题,该永磁操动机构采用三稳态操动机构的理念,增设刚性弹簧来达到该永磁操动机构的自锁功能,该机构通过驱动轴连接永磁吸盘进行非接触吸附,着重解决了爬壁机器人在运行过程中吸附的稳定性及工作完成后摘取的方便性。文中还研究分析在该永磁吸附机构下,爬壁机器人在壁面静态失稳状态下的吸附力分布情况及运动学分析,结果表明该永磁吸附机构能够满足油罐内壁除锈机器人的吸附与移动要求。     

履带式船舶除锈爬壁机器人关键机构设计

研制了一种履带式船舶除锈爬壁机器人.该机器人本体和负载质量较大,对吸附机构的驱动性能要求较高.设计了爬壁机器人吸附机构,选择了磁性材料、确定了磁路结构并实现橡胶封装;设计了爬壁机器人传动机构,选择了传动方式,确定了链条张紧装置;选择了关键驱动部件.样机试验表明,爬壁机器人结构和工艺设计合理,工作状况良好.     

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     

基于旋翼负压混合吸附的爬壁清洗机器人系统动力学性能研究

针对爬壁清洗机器人越障时,负压装置的吸附力下降导致吸附不稳定的问题,设计了一种旋翼负压混合吸附工作的多边形履带清洗机器人,并对爬行稳定性及越障性能进行了动力学分析。首先根据机器人爬壁的运动原理,建立机器人沿玻璃幕墙上的动力学模型,计算出电机理论驱动力矩;其次分析机器人在跨越障碍过程中的运动模型,结合与壁面接触的实际受力状态,对越障过程中关键阶段的本体倾翻、滑移两种失效形式进行运动学和动力学分析;然后根据玻璃幕墙实际的障碍高度,确定多边形履带的参数和理论驱动力矩的大小,并研制了实验样机进行爬行和越障试验,结果表明所设计的机器人具有良好的越障性能。     

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。     

水冷壁清扫、检测爬壁机器人防尘密封系统的研制

气幕密封技术是水冷壁清扫、检测爬壁机器人的关键技术之一。在此介绍了机器人气幕密封系统的设计和理论分析,为推广爬壁机器人技术在电力领域的应用奠定了基础。     

电力铁塔攀爬机器人直线推杆机构设计与分析

面向输电系统检测及维护作业的自动化,提出并设计了一种可以在电力铁塔表面自由移动的五自由度双臂关节式攀爬机器人,以期代替人工完成危险的高空攀爬检测作业任务.该电力铁塔攀爬机器人机构紧凑,左右机构对称,创新采用直线推杆机构实现两臂张合功能,此机构可良好支撑机器人双臂,相比传统关节设计采用的大转矩电机直驱方式,大幅度降低了对驱动电机的转矩要求.建立了机构CAD模型.进行了静力学分析,并在动力学仿真软件Adams软件环境下进行仿真.通过和电机直驱关节方法比较,分析和仿真结果均表明采用直线推杆机构可减小驱动电机转矩.样机试验结果表明电力铁塔攀爬机器人系统的设计组成原理合理,系统方案成功可靠.     

高机动性小型清洁爬壁机器人的研究

基于负压吸附原理,设计一种新型高机动性小型清洁爬壁机器人.描述机器人机构,对机器人爬壁稳定性和可靠性进行详细分析,给出其控制系统.该爬壁机器人具有小巧灵活、机动性好的特点,且有良好的应用前景.     

一种新型的爬楼梯机器人

研制了一种利用平行四边形变形特点,实现上下楼梯功能的机器人,用于楼道、墙面自动吸尘器。该机器人结构紧凑、体积小、重量轻、操作方便,爬楼梯速度快、平稳可靠,采用单片机控制系统,用以协调整个系统的行走、转向等动作,实现全工作过程的自动化。实验结果验证平行四边形机构机器人具有较强的越障能力和路面适应能力。     

电力铁塔攀爬机器人工作空间的3种求解方法

在对现有的机器人工作空间求解方法分析总结的基础上,分别采用蒙特卡洛法、定步距角法及仿真法求解电力铁塔攀爬机器人工作空间,并从图形效果、分析方法、用时及适用场合4个方面对其进行了比较,选择定步距角法为求解攀爬机器人工作空间的最优方法。通过对工作空间降维提取二维边界曲线并生成三维曲面的方法分析机器人工作空间边界,采用数值法求解了工作空间体积,为机器人结构优化设计、路径规划及运动控制提供了理论依据。     

仿人型爬杆机器人的设计

仿人型爬杆机器人的设计,通过模仿人爬树的动作,即用双手和双脚分别夹放树干,配合身体伸缩实现上下爬行,从而实现爬杆机器人的蠕动式爬升。由于蜗轮蜗杆承载能力强并且具有很好的自锁能力,在需要具有很强自锁能力的机械中,蜗轮蜗杆机构被广泛应用。爬升部分采用电机正反转驱动蜗杆带动蜗轮旋转,通过带动四杆机构的摆动,实现爬升的动作,并对爬升过程中的杆进行了受力的分析,确定了其爬升的必要条件。     

具有邻域子空间电路模块的低功耗测试设计

本论文提出了具有邻域子空间电路模块的基于累加器测试的低功耗测试方法.该方法将测试矢量进行伪格雷码编码以降低电路的开关活动率,从而减少测试功耗.FPGA实现的由3~2计数器构成的8位行波进位加法器的实验表明,该方法降低了约17%的测试动态功耗.接着研究了该低功耗测试的硬件实现.通过复用电路中的加法器,巧妙、成功地避免了额外逻辑异或功能模块的引入.该设计将测试的额外硬件开销降至最低且不需要电路结构的调整.该低功耗测试方法能测试出邻域子空间对应电路基本组建模块内的任意固定性组合失效,且不会降低原电路的性能.     

Evaluation of the power consumption of a high-speed parallel robot

An inverse dynamic model of a high-speed parallel robot is established based on the virtual work principle. With this dynamic model, a new evaluation method is proposed to measure the power consumption of the robot during pick-and-place tasks. The power vector is extended in this method and used to represent the collinear velocity and acceleration of the moving platform. Afterward, several dynamic performance indices, which are homogenous and possess obvious physical meanings, are proposed. These indices can evaluate the power input and output transmissibility of the robot in a workspace. The distributions of the power input and output transmissibility of the high-speed parallel robot are derived with these indices and clearly illustrated in atlases. Furtherly, a low-power-consumption workspace is selected for the robot.     

一种全方位爬缆机器人的设计与分析

提出了一种应用于缆索维护的爬缆机器人机构实现方案,该机器人采用中心可转向的轮式驱动;介绍了机构组成及工作原理,在建立缆索曲线约束模型的基础上分析了机器人的驱动力,计算出了机器人能够在斜缆上工作所需要的临界驱动力;讨论了机器人在斜缆上工作时机器人轴和缆索轴不重合而出现偏心的原因,提出了减小偏心的方法,并计算出了为保持机器人对斜缆的适应性所需要的最小偏心量。实际应用表明,该机器人能够实现在缆索上的全方位运动,可适用于不同粗细的缆线,适合完成一系列缆索自动维护工作。