管道内壁四足爬壁机器人的运动学与步态规划

研究用于检测气体绝缘金属封闭开关（GIS）内部的负压吸附管道内壁四足爬壁机器人. 分别对机器人的腿部和机身进行运动学分析,采用改进的牛顿迭代法解决机身正运动学求解困难的问题. 对机器人沿管道轴向和圆周方向的爬壁运动进行步态规划,提出运动过程零冲击的轨迹规划方法. 使用Adams进行运动仿真,并在四足爬壁机器人样机上进行水平和垂直管道的全方位爬壁实验. 结果表明：机器人的运动轨迹与所规划的步态一致,运动过程中速度与加速度无突变,运动平稳,无明显冲击,运动学模型的正确性和所规划步态的合理性得到验证. 在GIS管道的实际检测应用中,实现机器人在不同工况下的平稳爬壁运动与检测.     

电磁微马达驱动全方位永磁轮式爬壁微机器人

介绍了一种全方位微型轮式爬壁机器人.将轴向磁通电磁微马达与永磁轮集成在一起,实现驱动吸附一体化设计.采用一套转向齿轮和三个永磁轮,设计了全方位的爬壁机构.通过动力学分析,导出微机器人爬壁所需的力矩和磁力,并结合永磁轮自身的设计约束,采用ANSOFT和Pro/Engineer仿真对其尺寸进行了优化,从而在相司负载的情况下...     

爬壁机器人全方位移动机构的研究

所谓全方位移动机构，它是由Ｎ个（Ｎ≥３）定向滑移轮组成的车体，无需绕垂直于车辆平面的轴作任何转动，仅造轮子的转向与转速的不同组全，便可实现沿任意方向直线前进的功能，并能在原地旋转任意角度，这种机构在爬壁机器人上使用有其突出优点，运动灵活，能行走到任意位置，本文对全方位移动机构进行研究及设计。     

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。     

A 6-DOF humanoid wall-climbing robot with flexible adsorption feet based on negative pressure suction

A wide range of dangerous and special tasks have witnessed the applications of wall-climbing robots, but they still cannot adapt well torough or sloping walls. This paper proposes a 6-DOF (degree of freedom) humanoid wall-climbing robot (HWCR) based on the principle of negative pressure suction. HWCR has the advantages of flexible adsorption feet, strong adaptability, strong anti-subversion performance, and high friction to the wall. We deduce mechanics formulas and carry out a parametric design of the foot structure so that it can meet the requirement of robot wall climbing. We use Fluent to analyze the flow field of the adsorption foot and determine the motor speed that can provide a reliable adsorption force. Using the D-H matrix to plan gait, we also design a compound cycloid-based foot trajectory to reduce the impact between the HWCR and the wall. Experiments on the uneven wall and sloping wall show that the vehicle can walk with an ideal gait, and the resistance value of the servo on each joint is much lower than the critical value, which ensures the smooth movement of the HWCR.     

履带式爬壁机器人磁吸附单元的磁场及运动分析

介绍了履带式磁吸附爬壁机器人的磁吸附单元的结构和工作原理．对单个磁块建立了有限元模型,并利用ANSYS软件对不同工作状态的磁块进行了磁场求解．进而,通过对一系列电机的扭矩测量确立了履带的平面力学方程,为机器人的动力学和运动学奠定了基础．     

基于改进型非线性干扰观测器的爬壁机器人轨迹跟踪

针对爬壁机器人建模不准确及容易受外部扰动的影响造成位置及姿态误差的问题,提出了一种基于改进型非线性干扰观测器的轨迹跟踪控制方案.首先通过反演控制设计了一个运动学控制器为机器人动力学控制提供参考质心速度与角速度.其次应用改进型非线性扰动观测器作为前馈控制对建模误差及外部扰动进行估计,并保证扰动误差以指数形式收敛.最后针对...     

气囊式密封垫弹性刚度的计算

系统地讨论了单吸盘真空吸附式爬壁机器人吸盘系的弹性性能，从气体流变过程的角度，推导出气囊式密封垫弹性刚度理论计算公式。最后提供了实验结果，证明了上述方法和结论的正确性。     

基于滑模变结构控制的路径跟踪研究

为解决锅炉水冷壁磨损检测机器人的路径跟踪问题,提出了一种基于指数趋近律的滑模变结构控制的机器人路径跟踪方法。在水冷壁磨损检测机器人运动模型的基础上,进行路径跟踪误差分析,设计一种基于指数趋近律的滑模变结构控制器,再利用Lyapunov定理验证其收敛性,最后通过MATLAB软件模拟仿真,仿真结果表明该控制器可以克服误差,使位姿误差收敛至零。     

仿尺蠖爬壁机器人自适应吸附及摇杆控制

为了解决真空吸附爬壁机器人爬行时,需要吸盘和壁面紧密贴合,不易操控的问题。建立了吸盘足至壁面的空间几何模型;基于D-H参数,建立了运动学模型,根据速度运动学逆解,设计了一种用于对称机构爬壁机器人的摇杆操作方法,将摇杆轴映射为关节速度闭环;根据位置运动学逆解,设计了自适应吸附动作,吸盘足与壁面距离小于设定阈值时,自动触发自适应吸附动作;搭建了机器人控制系统和自适应吸附装置,在水平壁面上进行爬行实验,验证了该方法可减小操控难度。