垂直攀爬機(jī)器人是一種能夠在壁面上行走并且自動執(zhí)行工作任務(wù)的機(jī)械裝置,其搭載不同的工具可完成玻璃幕墻的清洗、管壁的探傷和船舶的噴漆等作業(yè)任務(wù)。其目的是代替人類在高空垂直立面位置作業(yè)。通過不同吸附方式和驅(qū)動方式的比較,并根據(jù)垂直攀爬機(jī)器人工作在墻面上,確定其采用多吸盤負(fù)壓吸附和步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動的總體方案。利用D-H參數(shù)法建立了機(jī)器人翻轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)運(yùn)動學(xué)模型,正運(yùn)動學(xué)分析求解出了機(jī)器人末端在翻轉(zhuǎn)過程中的位置坐標(biāo),逆運(yùn)動學(xué)方程推導(dǎo)出了機(jī)器人各關(guān)節(jié)變量。針對垂直攀爬機(jī)器人的設(shè)計目標(biāo),用Solid Works軟件完成了機(jī)器人機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計,其中包括機(jī)器人外殼、移動機(jī)構(gòu)和吸附裝置。新型垂直攀爬機(jī)器人具有質(zhì)量輕、性價比高、應(yīng)用范圍廣和越障能力強(qiáng)的特點。采用內(nèi)、外吸盤組交替吸附的方式進(jìn)行攀爬運(yùn)動。通過三個旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)使機(jī)器人實現(xiàn)了從地面到墻面越障過程。通過參數(shù)之間的計算確定了機(jī)器人零件的型號。在ADAMS仿真環(huán)境中建立了垂直攀爬機(jī)器人虛擬樣機(jī)模型,并對其運(yùn)動過程進(jìn)行運(yùn)動學(xué)仿真,驗證了機(jī)器人在運(yùn)動過程中的穩(wěn)定性。通過ANSYS有限元分析軟件對機(jī)器人的關(guān)鍵部件進(jìn)行了減重優(yōu)化以滿足機(jī)器人輕量化的設(shè)計準(zhǔn)則,有限元靜力學(xué)分析確定... 

【文章來源】：華北理工大學(xué)河北省

【文章頁數(shù)】：68 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

磁吸附爬壁機(jī)器人Fig.2Magneticadsorptionwallclimbingrobot

第1章緒論-3-度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，真空吸盤內(nèi)部有多個密封腔，在壁面上具有較高的吸附效率。1998年，西班牙人JuanCrieco研制出了磁吸附爬壁機(jī)器人[7]。如圖2所示，整體結(jié)構(gòu)可以看作是一個并聯(lián)機(jī)構(gòu)，每一條腿相當(dāng)于一個三連桿機(jī)構(gòu)。機(jī)器人應(yīng)用在鍋爐和船舶的檢測與修理。圖1忍者攀爬機(jī)器人圖2磁吸附爬壁機(jī)器人Fig.1NinjaclimbingrobotFig.2Magneticadsorptionwallclimbingrobot1998年，英國樸茨茅斯大學(xué)研制出了四足爬壁機(jī)器人ROBUGⅡ[8]。如圖3所示，腿部裝有氣動肌腱，負(fù)責(zé)腿部的抬起與放下，腿部末端同樣裝有真空吸盤。圖4為八足爬壁機(jī)器人ROBUGⅢ，該機(jī)器人系統(tǒng)采用混合控制結(jié)構(gòu)，綜合了層次控制和反應(yīng)控制的優(yōu)點。此類機(jī)器人靈活性強(qiáng)，隨著科技的不斷發(fā)展，研發(fā)空間還很大，具有很高的應(yīng)用價值。圖3四足爬壁機(jī)器人圖4八足爬壁機(jī)器人Fig.3FourleggedwallclimbingrobotFig.4Eightleggedwallclimbingrobot2004年，意大利卡塔尼亞大學(xué)Longo等人研制出了吸盤式爬壁機(jī)器人[9]。如圖5所示，通過抽氣機(jī)使滑動式吸盤產(chǎn)生真空，電機(jī)驅(qū)動輪子運(yùn)動，最大有效載荷為10Kg，可用作工業(yè)環(huán)境中無損檢測專用儀器的載體。2006年，美國Helicalrobotics公司研制出了一款磁吸附爬壁機(jī)器人[10]。如圖6所示，吸附結(jié)構(gòu)采用永磁

第1章緒論-3-度的并聯(lián)機(jī)構(gòu)，真空吸盤內(nèi)部有多個密封腔，在壁面上具有較高的吸附效率。1998年，西班牙人JuanCrieco研制出了磁吸附爬壁機(jī)器人[7]。如圖2所示，整體結(jié)構(gòu)可以看作是一個并聯(lián)機(jī)構(gòu)，每一條腿相當(dāng)于一個三連桿機(jī)構(gòu)。機(jī)器人應(yīng)用在鍋爐和船舶的檢測與修理。圖1忍者攀爬機(jī)器人圖2磁吸附爬壁機(jī)器人Fig.1NinjaclimbingrobotFig.2Magneticadsorptionwallclimbingrobot1998年，英國樸茨茅斯大學(xué)研制出了四足爬壁機(jī)器人ROBUGⅡ[8]。如圖3所示，腿部裝有氣動肌腱，負(fù)責(zé)腿部的抬起與放下，腿部末端同樣裝有真空吸盤。圖4為八足爬壁機(jī)器人ROBUGⅢ，該機(jī)器人系統(tǒng)采用混合控制結(jié)構(gòu)，綜合了層次控制和反應(yīng)控制的優(yōu)點。此類機(jī)器人靈活性強(qiáng)，隨著科技的不斷發(fā)展，研發(fā)空間還很大，具有很高的應(yīng)用價值。圖3四足爬壁機(jī)器人圖4八足爬壁機(jī)器人Fig.3FourleggedwallclimbingrobotFig.4Eightleggedwallclimbingrobot2004年，意大利卡塔尼亞大學(xué)Longo等人研制出了吸盤式爬壁機(jī)器人[9]。如圖5所示，通過抽氣機(jī)使滑動式吸盤產(chǎn)生真空，電機(jī)驅(qū)動輪子運(yùn)動，最大有效載荷為10Kg，可用作工業(yè)環(huán)境中無損檢測專用儀器的載體。2006年，美國Helicalrobotics公司研制出了一款磁吸附爬壁機(jī)器人[10]。如圖6所示，吸附結(jié)構(gòu)采用永磁

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于STM32控制的水冷壁爬壁機(jī)器人的氣動檢測系統(tǒng)的研究[J]. 邢揚(yáng),俞竹青,張學(xué)劍,李靜.  制造業(yè)自動化. 2018(05)
[2]基于無源觀測和控制的爬壁機(jī)器人觸力柔順控制[J]. 郭振武,王斌銳,駱浩華,金英連.  太陽能學(xué)報. 2017(02)
[3]基于ANSYS的新型4自由度并聯(lián)機(jī)構(gòu)動態(tài)特性分析[J]. 馮志友,汪夢.  機(jī)械設(shè)計. 2016(03)
[4]機(jī)器人的未來發(fā)展:從工業(yè)自動化到知識自動化[J]. 王飛躍.  科技導(dǎo)報. 2015(21)
[5]對我國機(jī)器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展的思考[J]. 蔡鶴皋.  集成技術(shù). 2015(05)
[6]爬壁機(jī)器人研究現(xiàn)狀與技術(shù)應(yīng)用分析[J]. 閆久江,趙西振,左干,李紅軍.  機(jī)械研究與應(yīng)用. 2015(03)
[7]一種輪足復(fù)合式爬壁機(jī)器人動力學(xué)建模與分析[J]. 董偉光,王洪光,姜勇.  機(jī)器人. 2015(03)
[8]工業(yè)4.0和智能制造[J]. 張曙.  機(jī)械設(shè)計與制造工程. 2014(08)
[9]新型船舶壁面除銹爬壁機(jī)器人動力學(xué)建模與分析[J]. 衣正堯,弓永軍,王祖溫,王興如.  機(jī)械工程學(xué)報. 2010(15)
[10]爬壁蠕蟲機(jī)器人構(gòu)型初探[J]. 王巍,王坤,李大寨,宗光華.  北京航空航天大學(xué)學(xué)報. 2009(02)

博士論文
[1]用于搭載船舶除銹清洗器的爬壁機(jī)器人研究[D]. 衣正堯.大連海事大學(xué) 2010

碩士論文
[1]基于ARM-Linux的爬壁機(jī)器人控制系統(tǒng)研究[D]. 趙磊.天津理工大學(xué) 2017
[2]步履式氣動爬壁機(jī)器人運(yùn)動仿真及其關(guān)鍵技術(shù)研究[D]. 尹偉杰.湘潭大學(xué) 2016
[3]新型爬壁機(jī)器人的研制[D]. 朱光輝.重慶大學(xué) 2016
[4]智能爬壁機(jī)器人控制系統(tǒng)研究[D]. 李宇.天津理工大學(xué) 2016
[5]基于ARM和FPGA的六足爬墻機(jī)器人的研究[D]. 劉賢君.成都理工大學(xué) 2015
[6]基于并聯(lián)控制的爬壁機(jī)器人的研制[D]. 李帥.重慶大學(xué) 2015
[7]橋梁檢測爬壁機(jī)器人及其自適應(yīng)控制技術(shù)研究[D]. 戴啟凡.南京理工大學(xué) 2014
[8]風(fēng)力發(fā)電機(jī)塔身清洗機(jī)器人設(shè)計與研究[D]. 劉楓.哈爾濱工業(yè)大學(xué) 2013
[9]橋梁檢測用多足爬壁機(jī)器人關(guān)節(jié)轉(zhuǎn)矩優(yōu)化分配[D]. 李金龍.華南理工大學(xué) 2013
[10]爬壁機(jī)器人設(shè)計及路徑跟蹤方法研究[D]. 孟祥禹.哈爾濱工程大學(xué) 2013



本文編號：2951642