轮式超声波检测爬壁机器人稳定性分析

针对圆柱型储罐检测要求,设计了一种轮式超声波检测爬壁机器人,分析了机器人爬行器能够适应的曲率半径范围。通过稳定性分析,建立了处于任意壁面倾角任意姿态爬行器的力与力矩平衡方程,分析了爬行器失稳形式及其产生原因。通过MATLAB仿真分析得到爬行器两种主导失稳形式,求得防止爬行器失稳最小吸附力,并分析了稳定吸附力与重力和壁面倾角以及姿态角等参数的定量关系。结果表明:爬行器的主导失稳形式是壁面滑移失稳和横向倾覆失稳,爬行器在壁面倾角处于π/2时稳定性最低,减轻爬行器重量稳定性会提高所需吸附力会减小。     

油罐容积检测用爬壁机器人控制系统研制

本文讨论了爬壁机器人的控制系统设计。该机器人为石油油罐测量专用机器人。文中阐述了该机器人控制系统设计需考虑的几个问题，介绍了该系统的软、硬件。     

新型多履带全向爬壁机器人结构设计

针对爬壁机器人的壁面行走可靠性问题,结合爬壁机器人的结构特点,设计一种抛弃传统履带差速转向,避免机器人运动过程中转弯,可全向移动的多履带爬壁机器人.对机器人在不同倾角壁面的行走条件进行分析,得到机器人所需吸附力与壁面倾斜角度的变化规律,分析壁面倾斜角度对所需驱动力的影响.通过搭建样机进行附壁行走试验,验证了机器人在危...     

爬壁机器人双目视觉障碍检测系统

针对壁面障碍物的不确定性,设计了一种爬壁机器人双目视觉障碍检测系统。具体包括搭建双目平行视觉系统,根据双目视觉理论对摄像机进行标定,获取相机标定参数;通过标定参数和极线约束对双目图像进行校正,解决图像畸变不共面问题;利用块搜索模型和相似度函数获取视差,保证视差获取的快速性与鲁棒性;最后提出一种障碍物检测算法:建立壁面检测模型约束检测范围,引入面积阈值,过滤干扰并实现障碍物提取,提出一种障碍物定位算法,通过宽度、深度与偏距三个方面对障碍物进行定位,同时,通过线性插值解决障碍物中心视差丢失问题。实验结果表明:在保证实时性的基础上,该系统能够有效检测前方障碍物且准确提取率能够达到95.9%,定位误差为4.91%,满足爬壁机器人检测要求。     

一种爬壁机器人真空吸附性能分析与运动切换策略

为了分析爬壁机器人的吸附性能及优化运动切换策略,建立了一种双框架结构爬壁机器人的吸附结构,采用真空技术分析了有效抽速、流导、泄漏等影响机体吸附能力的主要因素。通过理论分析和实验对吸盘漏率和吸附系统切换策略进行了研究,得到了3种情况下的吸盘漏率参数值与吸盘的响应和释放曲线以及吸盘组切换时的压力动态过程曲线。提出了一种有效的吸盘动态吸附性能分析方法,研究了吸盘动态切换的过程。为真空系统吸附性能的分析和运动切换策略优化提供了直观而有效途径。     

爬壁机器人真空吸附及运动方式探讨

本文从单吸盘吸附、多吸盘吸附、真空的形成和消除方式、实现运动的机构四个方面，就爬壁机器人真空吸附及其运动方式的研究现状作了一定的分析，并对其发展趋势进行了概括。     

火电厂爬壁机器人研究进展

爬壁机器人能够替代人工完成高难度、高风险的高空工程作业,在舰船清洗、液化气罐检测等诸多领域已经得到广泛的应用。基于现代爬壁技术在机器人领域的实际应用,对爬壁机器人的工作原理进行了介绍,分析了真空吸附、磁力吸附、静电吸附、仿生吸附以及攀附式吸附等不同吸附技术的特点,比较了轮式爬壁机器人、履带式爬壁机器人、足式爬壁机器人等多种爬壁机器人移动机构的优缺点。最后,结合火电厂应用环境特点,重点分析了爬壁机器人在火力发电厂的应用案例,探讨了火电厂爬壁机器人的发展趋势,指出复合吸附结构与移动方式是未来火电厂爬壁机器人的发展热点。     

履带式爬壁除锈机器人设计及试验

针对修船作业中船舶壁面的除锈问题,设计了一种单纯采用永磁吸附实现附壁的履带式爬壁机器人,利用其上搭载的高压水射流装置实现除锈。首先,设计的永磁吸附单元由多块永磁体组成,采用Halbach充磁方向布置,单块磁吸附力理论接近1.4 kN;然后,机器人行走方式采用同步链传动、双链条履带结构,使永磁吸附单元可靠稳定的吸附在壁面上,链条的涨紧采用垂直涨紧和水平涨紧相结合的方式,驱动系统采用双电机驱动及锥齿换向结构,同时清污盘与框架的连接采用十字铰接式柔性设计。最后,对制造的永磁吸附单元开展力学实验,对搭建的功能性样机开展水平运动、垂直爬壁和1∶1实船模型爬壁等实验。研究结果表明：制造的单块永磁吸附单元的吸附力可达1 kN,满足机器人抗倾覆要求;功能性样机在爬壁实验中是可以可靠附壁的,同时可实现机器人的行走和转向运动,为后期工程样机积累了实验数据,为机器人进一步优化奠定了基础。     

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。     

线缆巡线机器人机械结构设计及动力学分析

设计一种新型的线缆巡线机器人，将被用作移载平台实现线缆健康状态检测。介绍了机器人的机械结构组成，对其在线缆上的爬行动作进行动力学分析，推算出其平稳行走的驱动力条件。在ADAMS仿真软件下验证了运行结果。     

一种滚动密封爬壁机器人的安全吸附条件与运动特性分析

为完成三峡大坝流道的缺陷检测,设计开发了一种滚动密封结构的履带式爬壁机器人。该机器人以柔性履带作为密封裙实现滚动密封,具备密封结构耐磨性好、通过性和壁面适应性强等特点,而长效稳定吸附是机器人设计的关键问题。基于动力学建模方法,提出了滑移参数等指标作为滚动密封爬壁机器人的稳定吸附条件,用于考察机器人运动状态下、特别是滑移转向状态下的吸附稳定性与运动准确性。通过讨论负压力在内的相关设计参数对机器人滑移与稳定吸附的影响,建立了关键设计参数与机器人吸附稳定性的联系。仿真与实验结果表明,所提的安全吸附条件能够作为开展爬壁机器人运动性能优化设计的理论依据,同时也为建立相应的控制模型提供了参考。     

四足管道爬壁机器人周向运动位姿规划

为了实现四足机器人沿着管道内壁进行连续的周向运动,对运动过程中的位置和姿态进行规划.建立管道坐标系和机器人的位置、姿态方程,规划了一种包含足姿调整、机身旋转和机身平移的周向运动.为保证周向运动的连续性,对运动过程中位姿的角度、方向、位移进行规划,并通过足端运动实现周向运动位姿的规划.利用Matlab计算得到的周向运动关节角度曲线,对机器人样机进行爬壁实验.实验结果和滚转角分析验证了周向运动位姿规划的正确性.     

仿生爪刺式双足爬壁机器人设计与分析

针对自然界广泛存在的粗糙壁面应用环境,提出了一种模仿昆虫攀爬动作的仿生爪刺式双足爬壁机器人。该机器人包括双腿和尾部车轮,由腿部切比雪夫连杆机构驱动双足在壁面上交替抓附爬行,可以实现类似昆虫足部的抓附、脱附动作,能够实现在竖直粗糙砖面上稳定爬行,具有一定的越障能力。建立了机器人腿部连杆机构模型,分析了机器人爬行过程中的足部爪刺的抓附、脱附动作,并在多种壁面上对机器人样机开展了爬行实验。     

一种巡线机器人的机械结构设计及运动学分析

高压输电线路沿线地理环境复杂、线路长,经常穿越山河湖泊与密林,使得巡检难度大,耗费成本高.因此,针对110kV高压输电线路,设计了一种轻量化双臂巡线机器人,通过减少机器人整体自由度,减轻机器人自重,降低控制难度,从而使其更加稳定与节能.同时提出一种自主越障方式,能够跨越110kV输电线路上防振锤、跳线等障碍物.通过运用...     

可自适应变曲率立面的分体柔性爬壁机器人设计与分析

为解决传统爬壁机器人在复杂大型金属立面上的变曲率自适应问题,以履带与曲面的有效接触为出发点,分析在自适应曲面运动时履带式移动构型的姿态变化规律,提出一种基于分体柔性履带移动与间隙式永磁吸附的自适应爬壁机器人;建立多状态下移动模型,分析机器人在变曲率立面移动及焊缝越障过程中利用自身姿态变化实现自适应的运动特性;构建间隙式...     

仿生爪刺对抓式履带爬壁机器人设计与分析

针对粗糙壁面和天花板上爬行的应用需求,基于毛虫腹足趾钩阵列对抓机理,提出了一种仿生爪刺对抓式履带爬壁机器人。该机器人履带由数十个仿生爪刺对抓足通过链条结构连接构成,仿生爪刺对抓足与机器人本体构成凸轮机构,模仿毛虫爬行过程中腹足趾钩的抓附、脱附动作,能够实现在粗糙天花板和壁面上稳定爬行。建立了毛虫腹足趾钩阵列对抓机理模型,仿生设计了爪刺对抓式履带爬壁机器人,分析了机器人爬行过程中仿生爪刺对抓足的抓附、脱附动作,并在粗糙天花板和壁面上对机器人样机开展了爬行实验。     

仿生挖掘机器人结构设计与运动特性分析

在地下管线的铺设过程中,一些地段及建筑物的下方不允许从地表进行开挖,这时设计一种地下挖掘机器人就具有重要的实际意义。应用仿生原理,在研究了鼹鼠挖掘的功能形态学、挖掘技术及挖掘运动轨迹的基础上,提出了仿生挖掘机器人前肢挖斗、后肢铲斗和挤压板在工作时的轨迹要求及位移匹配要求。以挖洞直径设计出躯体的长和宽,以轨迹、位移匹配为目标设计了前肢、后肢五杆机构以及挤压机构的尺寸和安装点位。基于ADAMS软件研究了在一个运动周期内,前肢挖斗、后肢铲斗和挤压板的位移、速度和加速度随时间变化的规律。结果表明所设计的挖掘机器人结构合理,按照设计的运动次序工作时,挖斗、铲斗和挤压板之间不会产生运动干涉,并能使挖掘、排土和挤压运动过程紧密衔接。     

六自由度并联机器人结构运动的分析研究

针对一些危险作业和难处理问题,提出了六自由度并联机器人模型,应用UG强大的三维建模能力,建立起了并联机器人实体模型。运用逆向思维的方法,通过对串联机器人和此实体模型的分析研究,在执行元件实现特定功能的情况下,推导出求解驱动元件运动规律的算法,为此控制系统的设计与研究奠定了基础。