气驱爬壁机器人设计与计算

本文通过对爬壁机器人技术国内、外现状的分析，探讨了水冷壁管爬壁机器人在行走方式、吸附方式和推动方式的设计思路，介绍了步进电磁吸附气动机器人的工作原理，并对吸附电磁铁进行了设计和计算。     

船舶除锈爬壁机器人设计方案研究

为实现船舶表面自动除锈,使修造船的涂装工作有效进行,研究一种具有超高压水射流除锈和真空回收锈渣能力的船舶除锈爬壁机器人。提出船舶除锈爬壁机器人设计方案,指出该机器人的设计难点,制定机器人设计技术路线。针对机器人的设计指标和设计条件,选择关键机构和关键元件,设计该机器人的本体结构,确定该机器人的控制方案。机器人样机试验结果表明:船舶除锈爬壁机器人有较好的性能,机器人总体设计方案可行。     

一种轻型多足爬壁机器人的设计

运用蠕虫爬行原理,设计了轻型多足爬壁机器人,采用多组真空吸盘将机器人吸附在墙面上,配以主气缸完成其行走功能,从而达到沿管壁行走的目的。该机器人主要用于大型火力发电厂排管锅炉的水冷壁管的检测。     

爬壁机器人吸附方法研究综述

科技的快速发展与爬壁机器人技术的应用需求使得爬壁机器人获得广泛关注。吸附方法作为爬壁机器人稳定吸附、敏捷运动、提升载荷的关键技术模块,对于提升爬壁机器人的整体性能至关重要,同时吸附方法的改进与提升能够进一步促进爬壁机器人的小型化和轻量化。对爬壁机器人现有吸附方法进行了分析和总结,提出并分析了爬壁机器人吸附方式关键技术,包括吸附方式与运动方式的权衡、关键零部件定制化设计、理论分析及仿真分析支撑下的优化设计、新材料的研发与制备工艺流程简化,对爬壁机器人吸附方法小型化、轻量化、大载荷的发展趋势做出展望。     

微型爬壁机器人研究的关键技术

首先论述了微型爬壁机器人的发展背景及与传统爬壁机器人的区别。然后对微型爬壁机器人研究的国内外现状及关键技术做了详细分析。     

爬壁机器人发展与关键技术综述

针对目前国内外对爬壁机器人的研究现状和不足,分别从吸附方式、行走方式、驱动方式和壁面过渡等方面进行归纳总结,论述爬壁机器人面临的主要问题和发展趋势.结果表明:爬壁机器人在吸附方式方面存在吸附性和机动性之间的矛盾,在壁面过渡能力方面仍存在一定的局限性,距离实际应用还有一定距离.对爬壁机器人关键技术的研究方向提出展望.     

船舶除锈爬壁机器人控制系统研究

介绍一种船舶除锈爬壁机器人控制系统.根据船舶除锈对爬壁机器人的控制要求,确定了控制系统采用上下位机两级分布式的控制方案,并分别对上下位机控制系统的硬件和软件进行设计.搭建爬壁机器人控制系统的硬件实物,并进行相关实验测试.试验结果表明:该控制系统有较好的应用性能,能够满足机器人控制系统的要求.     

爬壁机器人磁吸附结构的磁路优化设计与试验分析

基于Halbach永磁阵列,提出一种优化有限体积下吸附结构磁路的方法。针对船舶壁面维修保养机器人功能单一的问题,介绍一种模块化多功能船舶壁面维修保养机器人,包括清洗模块、除锈模块、喷漆模块,着重对运动机构的吸附结构进行优化分析。研究平面形Halbach永磁阵列对吸附力的影响。通过正交试验分析平面永磁阵列的不同参数（N、n、ε1、ε2、h、h1）对吸附力的主次影响,并选定最优方案。试验结果表明：永磁阵列的高度一定时,不宜增加轭铁;永磁阵列的长L≤55 mm时,参数N应取值{2,3};宽W≤20 mm时, n应取值{1,2};ε1和ε2的取值受到N、n、h的影响。     

自动扫查爬壁机器人结构及控制系统研究

针对检测在役化工容器筒壁对接环焊的危害性缺陷，设计了一种基于超声串列法扫查法的新型爬壁机器人，着重介绍其机械结构及控制系统。这种机器人采用磁轮吸附和轮式行走，利用磁带导航，光纤传感器检测，具有结构紧凑，导航性能好，控制精度高等特点，有广泛的应用前景。     

基于麦克风阵列的储罐内爬壁机器人定位系统研究(英文)

为提高储油罐内爬壁机器人本体智能及作业效率,研究设计了基于被动声定位技术的机器人定位系统。该定位系统利用麦克风阵列拾取机器人发出的声信号,运用改进的时延估计定位方法处理信号,从而定位爬壁机器人。介绍了系统的总体定位算法,并通过实验表明该系统具有实时实现的有效性和应用价值。     

磁粉探伤爬壁机器人设计与研究

针对目前钢制管道壁面检测工作主要依靠人工手持探伤设备进行检测的情况,设计四轮驱动磁粉探伤爬壁机器人。对机器人的两种危险状况进行静力学分析,得出永磁轮最小吸附力为250 N。建立永磁轮尺寸优化模型并将它导入有限元分析软件Ansoft Maxwell,优化得到永磁轮轭铁厚度为6 mm、半径为20 mm。对永磁轮进行磁场分析并研究轭铁厚度与半径变化对吸附力的影响;组装机器人样机进行实验。结果表明:所设计的机器人能够沿壁面稳定行走与转向,验证了机器人设计的合理性。     

一种基于磁力吸附的焊缝打磨爬壁机器人设计

设计一种新型的船体爬壁机器人,用来对大型轮船侧壁的焊缝进行打磨,改变了依靠人力打磨作业的方式,不仅提高了工作效率,而且大大降低了安全事故的发生。该机器人包括行走机构、吸附机构和焊缝打磨执行机构。针对爬壁机器人在不同的极限工况下,建立静力学模型,分析爬壁机器人出现滑移失效、横向倾覆失效、纵向倾覆失效、脱离失效时的极限磁吸附力。使用Ansys Electronics Desktop-Maxwell对永磁体进行仿真和结构优化,使之满足所需的磁吸附力。搭建出样机后,对机器人进行性能测试、磁吸附力测试和焊缝打磨测试。结果表明：该机器人不仅焊缝打磨效果好,而且工作性能稳定。     

步行康复训练机器人设计研究

针对中风或者不完全脊柱损伤患者术后康复需求,设计并制作了一种移动式新型步行康复训练机器人。通过四颗按钮开关,控制减重机构实现不同比例的减重;通过HJ6霍尔操纵杆,控制步行康复训练机器人的训练模式,包括前后直线运动和左右转弯运动。利用经典力学方法对步行康复训练机器人的关键零部件进行了分析,最终选择了合适的零件。最后,制作了步行康复训练机器人样机,并进行了运动功能实验。实验结果表明:步行康复训练机器人能实现所要求的功能,基本满足患者术后康复训练的需要。     

步行式可攀移作业机器人设计及运动学研究

针对大型钢结构如船舶中的检测，防腐等高空危险作业，研究设计一种新的步行式可攀移作业机器人。采用了具有行星齿轮和电磁脚的机器人结构设计，建立了机器人的运动学模型，进行了运动分析，给出了该机器人运动学数值解。通过实例运行仿真分析验证了本设计的可行性。     

四足步行机器人稳定行走时的步态生成方法

分析了步行机器人的静态稳定性以及步行过程中重心产生的偏移对稳定性的影响,针对这个不稳定因素,提出了一种解决方法,对静态稳定性计算进行了完善,并在此基础上对原有机器人的步态生成方法做了一定程度的改进.     

六足步行机器人腿机构绳传动系统设计与仿真

针对典型步行机器人腿机构绳传动系统的缺点,设计了一种简单、小巧、实用的新型绳传动系统,并将其应用到六足步行机器人腿机构上,由此完成了六足绳传动步行机器人整机的设计.运用ADAMS软件建立了虚拟样机,并选择典型的三角步态进行整机运动仿真,仿真结果表明所设计的步行机器人虚拟样机可按给定步态进行直线行走和转弯.在此基础上,制作了真实样机.经测试,机器人行走时机体稳定,且速度较快.为进一步研究六足绳传动步行机器人奠定了基础.     

喷涂机器人路径组合优化中喷枪新模型

针对当前已有的喷炬二维和三维模型,由于在解决喷枪路径组合优化时涂层均匀性仍出现的不足,提出了一种考虑喷枪喷射高度的涂层生长速率新模型。该模型以路径组合优化中常见的交界线平行和不平行两种情况为研究对象,并基于面片交界处喷枪轨迹为PA-PA时涂层厚度均匀性较好的原则,分别采用修正喷枪速率法和变偏距变速率法来提高喷涂的均匀性,最后通过应用实例与仿真,证明了该模型的有效性。     

Delta并联机器人机构多目标优化设计北大核心

针对Delta并联机构设计中存在的问题,研究Delta并联机构动力学模型、运动学模型等,并探讨一种求解Delta并联机器人尺度综合问题的设计方法。通过对Delta机器人的主要尺寸参数与6项性能指标进行试验设计,将性能指标合并为3个优化目标函数。在iSIGHT软件平台上运用非支配排序遗传算法(NSGA-Ⅱ),在特定轨迹下对3-DOF Delta并联机构进行尺度综合;对比两种优化策略下目标函数的Pareto图。结果表明:减少目标函数后的优化策略收敛性好、计算费用低,且有更多可行性解。     

拖动示教喷涂机器人的设计与优化

针对通用编程示教喷涂机器人编程复杂、不适用于产品快速变更的生产需求的问题,设计了拖动示教喷涂机器人,并对运动数据进行优化。提出机构设计方案,对重要机构的平衡进行了分析与计算。对人工拖动喷涂机器人运动时由于速度不均匀造成的再现轨迹偏差失真问题,提出了动作优化的方法。通过划分优化区域,求运动轨迹的三次样条曲线,插值被代入运算。经实例证明,将优化后的动作数据重新载入拖动示教机器人处理器内,优化后的速度曲线由原来的折线变成了流畅的曲线,使得该机器人运动速度平稳,转动轨迹平滑。     

六足步行机器人机械系统

针对一种自主研制的具有全方位运动功能的六足步行机器人原型机,介绍了该机器人的运动功能要求,对比分析了不同腿机构形式和整体布局模式对机器人的影响,确定合理腿机构和布局模式;在理论上描述了机器人机械系统结构原理,验算了整机的运动自由度并描述腿机构静力学极限力的求解规则;结构上详细描述了模块化腿臂融合机构的部件组成、功能特性和传动形式;最后通过实验和数据验证了该机械系统满足机械强度和步行运动功能的要求。