水冷壁爬壁机器人的本体结构设计

简要介绍了应用于火电站锅炉的水冷壁清扫、检测的永磁吸附爬壁机器人的本体结构设计。阐述了机器人在此特殊工作环境中存在的设计难点，提出了机器人的本体结构设计方案和纠偏机构，并对其进行了静态和动态的受力分析，确定单个磁性吸附块的最小吸力、电机的力矩等参数。     

一种壁面行走机器人的设计

设计了一种直流电机驱动、多吸盘真空吸附和丝杠齿轮齿条移动式爬壁机器人并建立机器人三维实体模型。通过固定在本体上PLC进行对机器人进行吸附和运动控制,具有PLC自动控制和手动控制两种模式。具有吸附可靠、运动灵活、尺寸小和重量轻的特点。     

双面履带式抗翻转机器人的设计

研发了一种探知复杂地面环境的抗翻转双面履带机器人,包括机器人本体结构设计、参数优化分析和控制模块三个部分内容。机器人本体设计采用了运动稳定和越障能力很强的履带式传动,对机器人的外观作了新颖的设计;针对履带机器人履带容易脱落的问题进行了分析从而找到解决方法;采用无线网络远程控制和现场信息实时反馈的方式达到探知环境信息的目的。机器人运动灵活,对环境的适应性强。在火灾和矿井事故现场探测有广阔应用前景。     

工业机器人结构设计与性能提升过程中的关键问题分析

随着工业机器人的广泛应用,要求机器人本体结构紧凑、轻便、灵活,同时需要满足高速、高精度、高可靠性的要求。本文对工业机器人结构设计与性能提升过程中的关键问题进行了分析与探讨,以供参考。     

中小型六轴垂直串联工业机器人手腕结构设计

工业机器人手腕结构是机器人本体机械设计最关键的部件,机械传动结构精巧复杂,加工装配精度高。因此,重点研讨了工业机器人手腕结构设计的技术路线,实现了机器人手腕R轴转动、B轴摆动、T轴转动的机械传动系统设计。     

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.     

水下机器人清刷作业装置研究

结合机器人水下作业环境、机器人本体结构尺寸、清刷效果、驱动功率等因素,对机器人携带的水下清刷作业工具进行了动力学分析,建立了基于水下旋转运动的清洗刷具的力学模型,通过仿真和实验研究,为清刷装置的结构设计和驱动系统设计提供了依据。     

大坡度斜巷巡检机器人结构设计及吸附单元磁场仿真与实验

为实现激光扫描仪及多传感器对煤矿井下大坡度(≤30°)斜巷轨道及断面变形等信息的无人化检测，提出了一种基于永磁间隙吸附的轨道轮式巡检机器人。对巡检机器人本体结构进行了设计和力学分析，设计并优化了磁吸附单元磁路和尺寸参数，确定了影响磁吸力的主次要因素。通过对巡检机器人进行爬坡运动仿真，表明永磁间隙吸附的巡检机器人性能满足要求。     

精密Ⅰ号装配机器人伺服定位系统及伺服控制研究

本文针对精密Ⅰ号装配机器人在初始定位上存在的问题,设计建造了新的计算机控制系统,根据机器人的本体结构设计了在伺服级搜索绝对位置的软、硬件。最后完成了机器人的初始定位,改善了系统初始定位过程的平滑性和稳定性,达到了较高精度。     

双臂工业机器人设计与协调运动研究

针对双臂工业机器人在圆柱体零件轴向约束装配和径向约束装配中的实际应用,分别提出了简单可行的方案。根据工作要求分别对双臂工业机器人进行了本体结构设计;通过对机器人模型的运动学、动力学分析,验证了设计的可行性;建立了双臂工业机器人协调运动的数学模型,完成了这两种工况下的运动协调计算。通过结构设计改进与数学方法的运用,避免了繁杂的双臂协调计算并实现了预期效果。     

肠道胶囊式微机器人轴向磁拉力特性

提出一种以径向磁化的瓦状多磁极组成的圆筒式永磁体为外驱动器，以嵌入机器人本体内与外驱动器同磁极结构的永磁体为内驱动器的非接触式驱动控制方案。通过外驱动器的旋转产生旋转磁场，借助于磁机耦合作用，驱动机器人旋转并在其外螺纹表面形成的流体动压力作用下产生轴向推力，进而实现胶囊式机器人在肠道内旋进。基于等效磁荷理论，采用磁荷积分法建立了驱动器的轴向磁拉力模型，对驱动器磁极结构参数与磁拉力的关系特性以及磁拉力与机器人游动关系特性进行了理论与试验研究。     

磁悬浮微动机器人的磁力及其运动特性分析

提出利用电磁铁的磁力作为机器人的运动驱动,利用这种电磁力的磁悬浮微动机器人不需要任何关节,结构紧凑,运动精度高。文中主要介绍了这种机器人的结构及其原理,推导了机器人的磁力特性以及运动特性,并通过单自由度磁悬浮实验台对运动特性进行了验证,实验证明推导的结果是正确的。     

Coaxial twin-shaft magnetic fluid seals applied in vacuum wafer-handling robot

Compared with traditional mechanical seals,magnetic fluid seals have unique characters of high airtightness,minimal friction torque requirements,pollution-free and long life-span,widely used in vacuum robots.With the rapid development of Integrate Circuit(IC),there is a stringent requirement for sealing wafer-handling robots when working in a vacuum environment.The parameters of magnetic fluid seals structure is very important in the vacuum robot design.This paper gives a magnetic fluid seal device for the robot.Firstly,the seal differential pressure formulas of magnetic fluid seal are deduced according to the theory of ferrohydrodynamics,which indicate that the magnetic field gradient in the sealing gap determines the seal capacity of magnetic fluid seal.Secondly,the magnetic analysis model of twin-shaft magnetic fluid seals structure is established.By analyzing the magnetic field distribution of dual magnetic fluid seal,the optimal value ranges of important parameters,including parameters of the permanent magnetic ring,the magnetic pole tooth,the outer shaft,the outer shaft sleeve and the axial relative position of two permanent magnetic rings,which affect the seal differential pressure,are obtained.A wafer-handling robot equipped with coaxial twin-shaft magnetic fluid rotary seals and bellows seal is devised and an optimized twin-shaft magnetic fluid seals experimental platform is built.Test result shows that when the speed of the two rotational shafts ranges from 0-500 r/min,the maximum burst pressure is about 0.24 MPa.Magnetic fluid rotary seals can provide satisfactory performance in the application of wafer-handling robot.The proposed coaxial twin-shaft magnetic fluid rotary seal provides the instruction to design high-speed vacuum robot.     

新型肠道胶囊式微型机器人的运动特性

提出一种胶囊微机器人的外旋转磁场驱动方法,原理是以径向磁化瓦状多磁极构成的圆筒形NdFeB永磁体为外驱动器,以胶囊微机器人内嵌同磁极结构NdFeB永磁体为内驱动器,通过外驱动器旋转产生旋转磁场的磁机耦合作用,形成内嵌驱动器对胶囊微机器人的驱动力矩,在胶囊表面螺旋与流体形成的动压力作用下,实现胶囊微机器人在肠道内旋进。首先介绍胶囊微机器人系统的结构,然后根据雷诺和Navier-Stokes方程建立管道环境内胶囊微机器人的运动数学模型,对其螺旋参数与速度的关系进行理论与试验研究,并发现了临界间隙现象。试验表明,该胶囊微机器人具有驱动力矩大、适合大粘度液体封闭管道内行走等特点,在人体肠道和血管内具有很好的应用前景。     

单自由度磁悬浮微动机器人的模糊控制系统研究

提出利用电磁铁的磁力作为机器人的运动驱动,利用这种电磁力的磁悬浮微动机器人不需要任何关节,结构紧凑,运动精度高。文中介绍了一种基于DSP的单自由度磁悬浮微动机器人的结构和工作原理,研究了磁悬浮机器人的运动控制系统,包括DSP系统、控制算法、软件结构,实验证明该系统能够较好地控制机器人的运动。     

外磁场驱动无缆微型机器人行走特性的分析

研制了以超磁致伸缩合金为驱动器的微型管道机器人,提出了一种以管外磁场无缆方式驱动控制微型管道机器人行走的方法,使其可靠性和实用性都得到提高。控制原理是通过管外时变振荡磁场频率的改变,媒介于微机器人磁致伸缩微驱动器的磁机耦合作用,将时变振荡磁场能转换成机器人弹性腿的振动机械能,从而实现机器人的行走。介绍了系统组成及工作原理,然后对行走动态特性进行了深入研究,得出了基于振动原理的微机器人移动速度和牵引力的方程式。试验表明机器人系统切实可行,能实现微型机器人的外磁场无缆驱动控制。     

MRI兼容的乳腺穿刺介入辅助机器人设计与路径规划研究

针对核磁共振成像环境( MRI )下的乳腺穿刺手术定位问题,研制了一种直角坐标构型的５自由度穿刺手术辅助机器人,设计了基于多视角拼接图像信息的路径规划方案.结果表明,所研制的穿刺机器人具备在磁共振环境下工作的材料与结构的兼容性能,且具备空间定位与轨迹规划能力.     

肠道胶囊机器人的转向随动力学模型

为了实现旋进式胶囊机器人在充满黏性液体弯管内的无碰撞转弯行走,提出一种离散逼近的空间万向旋转磁场控制策略,采用与机器人相连的赖柴坐标系确定机器人的姿态,建立旋转磁场与机器人内驱动器耦合所产生的空间磁力矩模型和弯管液体环境对机器人转弯运动响应的流体力矩模型,对转弯过程中磁力矩和流体力矩的动态响应特性进行理论研究。结果表明在转弯过程中外旋转磁场使机器人发生随动效应,流体力矩使磁力矩诱导的摆动响应迅速衰减现象有利于机器人在弯曲环境内的非接触式驱动。     

外场驱动无缆微型机器人的行走机理

提出了一种以管道外磁场来驱动控制微型管道机器人行走的方法，基于振动原理实现了微机器人的行走。其特点是采用无缆驱动方式，使机器人可靠性和实用性都得到提高。其原理是通过管外时变振荡磁场频率的改变，借助微机器人磁致伸缩合金微驱动器的磁机耦合作用，将时变振荡磁场能转换成机器人弹性腿的振动机械能；上下弹性腿的刚度系数不同，可将微驱动器的轴向振动转化为机器人的径向振动从而实现机器人的行走。介绍了系统组成及工作原理，对行走机理进行了基础性研究，建立了机器人运动方程。实验表明机器人系统切实可行，实现了微机器人的场外无缆驱动控制。