本文關(guān)鍵詞：靜電吸附爬壁機器人系統(tǒng)設(shè)計與實驗

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【摘要】：爬壁機器人是一種同時具有移動和吸附功能的極限作業(yè)機器人,在核工業(yè)、石化企業(yè)、建筑行業(yè)、消防部門、造船等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。盡管國內(nèi)外不少科研機構(gòu)已經(jīng)研發(fā)出一些不同吸附方式的爬壁機器人,但是傳統(tǒng)的爬壁機器人在實際場合中還不同程度存在一些缺點和不足,制約著爬壁機器人更好地應(yīng)用。論文借助靜電吸附技術(shù)設(shè)計了一種新型的爬壁機器人系統(tǒng),具有壁面適應(yīng)能力強,重量輕,噪聲小,功耗低,結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點。在分析研究導(dǎo)體壁面和電介質(zhì)壁面靜電吸附工作機理的基礎(chǔ)上,論文進行了靜電吸附力的等效分析計算,對導(dǎo)體和電介質(zhì)壁面上的靜電場分布進行了定性地分析,提出了爬壁機器人的移動方式,并設(shè)計了爬壁機器人系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。作者分析研究了爬壁機器人的運動學(xué)和靜動力學(xué)機理。針對爬壁機器人在壁面上的安全性,建立了機器人滑落失效和傾覆失效時的靜力學(xué)模型;分析了爬壁機器人位置、速度和加速度之間的關(guān)系,建立了機器人的運動學(xué)模型;分析了作用于爬壁機器人上的力和力矩與其運行狀態(tài)之間的關(guān)系,建立了機器人的動力學(xué)模型。論文完成了爬壁機器人的控制系統(tǒng)設(shè)計與實現(xiàn),包括上位機人機交互系統(tǒng)和下位機嵌入式控制系統(tǒng)。上位機用以完成對爬壁機器人的監(jiān)控,使操作人員能夠通過無線通信實現(xiàn)對機器人遠(yuǎn)程控制;下位機則設(shè)計了以ARM控制器為核心的嵌入式系統(tǒng),其接收上位機發(fā)送來的任務(wù)命令,控制機器人本體完成吸附、移動的任務(wù),并采集機器人的運動狀態(tài)傳送給上位機以供操作人員進行下一步?jīng)Q策。論文作者設(shè)計與制作了爬壁機器人的靜電吸附裝置,在不同壁面上進行了靜電吸附力的實驗測試,并根據(jù)實驗結(jié)果研制了履帶式爬壁機器人的原理樣機,同時完成了機器人樣機在不同材質(zhì)壁面上的吸附和驅(qū)動實驗以及實驗結(jié)論分析。
【學(xué)位授予單位】：重慶大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TP242

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本文編號：1243003