本文關鍵詞：靜電吸附爬壁機器人系統(tǒng)設計與實驗

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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、造船等領域得到了廣泛的應用。盡管國內外不少科研機構已經(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用。論文借助靜電吸附技術設計了一種新型的爬壁機器人系統(tǒng),具有壁面適應能力強,重量輕,噪聲小,功耗低,結構簡單等優(yōu)點。在分析研究導體壁面和電介質壁面靜電吸附工作機理的基礎上,論文進行了靜電吸附力的等效分析計算,對導體和電介質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,并設計了爬壁機器人系統(tǒng)的總體結構。作者分析研究了爬壁機器人的運動學和靜動力學機理。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模型;分析了爬壁機器人位置、速度和加速度之間的關系,建立了機器人的運動學模型;分析了作用于爬壁機器人上的力和力矩與其運行狀態(tài)之間的關系,建立了機器人的動力學模型。論文完成了爬壁機器人的控制系統(tǒng)設計與實現(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)對機器人遠程控制;下位機則設計了以ARM控制器為核心的嵌入式系統(tǒng),其接收上位機發(fā)送來的任務命令,控制機器人本體完成吸附、移動的任務,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壁面上的吸附和驅動實驗以及實驗結論分析。
【學位授予單位】：重慶大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TP242

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本文編號：1243003