本文選題：三角形履帶 + 爬壁機器人　； 參考：《合肥工業(yè)大學》2017年碩士論文

【摘要】：爬壁機器人是指能夠在垂直壁面進行運動代替人工進行作業(yè)的機器人,在極限工作環(huán)境下有著廣泛的應(yīng)用。本文針對傳統(tǒng)爬壁機器人越障性能和壁面過渡性能較差的特點,設(shè)計了一種新型爬壁機器人,將三角形履帶輪應(yīng)用到爬壁機器人上,并展開了分析研究,主要研究內(nèi)容包括以下幾個方面:首先,對爬壁機器人的結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計。通過綜合比較各類型機器人優(yōu)缺點,確定了機器人永磁吸附、三角形履帶輪組行走、電機驅(qū)動的方案,并對吸附結(jié)構(gòu)、傳動結(jié)構(gòu)和驅(qū)動結(jié)構(gòu)進行了設(shè)計,鑒于永磁鐵無法調(diào)節(jié)磁吸附力大小的缺點,設(shè)計了磁力調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu),可以根據(jù)實際工作表面狀況,調(diào)節(jié)磁吸附力大小。其次,為避免機器人在工作面發(fā)生脫落、滑移的危險,從靜止和運動兩個方面,對機器人向上前進、向下爬行、轉(zhuǎn)向和壁面過渡四種工作狀態(tài)進行了力學分析,建立了力學模型,確定了最小磁吸附力和電機輸出力矩大小。然后,分別討論了機器人爬行和翻轉(zhuǎn)兩種越障形式,分析了兩種越障形式下,最大越障高度,重點對翻轉(zhuǎn)越障過程進行了詳細討論。根據(jù)達朗貝爾原理,建立了越障動力學模型,推導出極限狀態(tài)下平衡狀態(tài)方程,對越障過程中電機最小輸出力矩影響因素進行了討論,應(yīng)用MATLAB軟件對機器人尺寸進行了優(yōu)化設(shè)計,優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)降低了越障過程中機器人本體質(zhì)心豎直方向高度,減小了電機輸出力矩,提高了機器人越障穩(wěn)定性。最后,應(yīng)用ADAMS軟件建立了機器人虛擬樣機模型,對直線前進、轉(zhuǎn)向以及越障三種工作狀況進行了仿真,對仿真結(jié)果與理論結(jié)果進行了對比。應(yīng)用Workbench軟件對機器人關(guān)鍵零部件進行了靜力學分析。
[Abstract]:Wall-climbing robot is a robot that can move in vertical wall instead of manual work. It is widely used in extreme working environment. In this paper, a new type of climbing robot is designed in view of the poor performance of obstacle surmounting and wall transition of the traditional climbing robot. The triangular crawler wheel is applied to the climbing robot, and the analysis and research are carried out. The main research contents are as follows: firstly, the structure of wall climbing robot is designed. By comparing the advantages and disadvantages of various types of robots, the schemes of robot permanent magnet adsorption, triangle crawler wheel group walking and motor driving are determined, and the adsorption structure, transmission structure and drive structure are designed. In view of the disadvantage that permanent magnet can not adjust the magnitude of magnetic adsorption force, a magnetic force adjusting structure is designed, which can adjust the magnitude of magnetic adsorption force according to the actual working surface condition. Secondly, in order to avoid the danger of the robot falling off and sliding in the working face, the mechanical analysis of four working states of the robot is carried out from the aspects of static and motion, such as upward advance, downward crawling, turning and wall transition. A mechanical model was established to determine the minimum magnetic adsorption force and the output torque of the motor. Then, two kinds of obstacle surmounting modes of robot crawling and overturning are discussed, and the maximum obstacle height is analyzed under the two kinds of obstacle surmounting forms, and the process of overturning obstacle is discussed in detail. According to the principle of Darembert, the dynamic model of obstacle surmounting is established, and the equation of equilibrium state in limit state is deduced. The influence factors of the minimum output moment of motor in the process of surmounting obstacle are discussed. The optimization design of robot size is carried out by using MATLAB software. The optimized structure reduces the vertical height of the center of mass of the robot body in the process of surmounting obstacles, reduces the output torque of the motor, and improves the stability of the robot over the obstacle. Finally, the virtual prototype model of robot is established by using Adams software. The three working conditions of straight forward, steering and obstacle surmounting are simulated, and the simulation results are compared with the theoretical results. The statics analysis of the key parts of the robot is carried out by using the Workbench software.
【學位授予單位】：合肥工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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本文編號：2102248