爬壁機(jī)器人屬于特種機(jī)器人,可作業(yè)于斜面、豎直壁面及彎曲壁面,極大拓展了機(jī)器人的活動空間,因此在眾多領(lǐng)域得到應(yīng)用。然而現(xiàn)有的磁吸附爬壁機(jī)器人卻普遍存在著適應(yīng)能力差、運(yùn)動靈活性差的缺點(diǎn)。為了保證吸附可靠、運(yùn)動靈活,設(shè)計(jì)了一種新型的輪式磁吸附裝置,并在其基礎(chǔ)上展開了磁吸附爬壁機(jī)器人的研究。根據(jù)爬壁機(jī)器人工作環(huán)境及應(yīng)用特點(diǎn),選擇永磁吸附,針對以往磁吸附機(jī)構(gòu)的不足,在對靜態(tài)磁場分布特點(diǎn)研究的基礎(chǔ)上,設(shè)計(jì)磁路,設(shè)計(jì)了一種吸附穩(wěn)定、壁面適應(yīng)能力強(qiáng)的新型輪式磁吸附裝置。運(yùn)用Ansoft-Maxwell數(shù)值仿真軟件對永磁輪進(jìn)行三維靜態(tài)磁場仿真,得到磁感應(yīng)強(qiáng)度及磁力線分布圖,驗(yàn)證了設(shè)計(jì)的合理性,并對永磁輪結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化。在此基礎(chǔ)上,完成機(jī)器人本體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),建立機(jī)器人在工作空間任意位姿的模型,從防止機(jī)器人失穩(wěn)的角度研究了機(jī)器人的吸附條件:分析了機(jī)器人壁面適應(yīng)性與越障性能的影響因素;對其在平面上的運(yùn)動進(jìn)行了建模和分析,借助于Matlab進(jìn)行仿真和驗(yàn)證;運(yùn)用ADAMS分析軟件建立機(jī)器人虛擬樣機(jī)系統(tǒng),對機(jī)器人在鋼制壁面上運(yùn)動及爬越焊縫過程進(jìn)行動力學(xué)仿真分析,為爬壁機(jī)器人的可行性提供了基礎(chǔ)。最后,將機(jī)器人各個零部件... 

【文章來源】：山東科技大學(xué)山東省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－１典型壁面變化示意圖??Ｆｉｇ．?１－１?Ｔｌｉｅ?ｃｈａｎｇｅｓ?ｏｆ?ｔｙｐｉｃａｌ?ｗａｌｌ?ｓｕｒｆａｃｅ??爬壁機(jī)器人種類繁多，可以根據(jù)移動方式與吸附方式進(jìn)行分類，不同的工??

又于１９７５年制作出二號樣機(jī)，并在實(shí)際工程中得到應(yīng)用，隨后爬壁機(jī)器人得到??了越來越多的研究，研究成果也越來越豐富。??１９８８年，由日本株式會社（ＮＫＫ）研制了一款爬壁機(jī)器人Ｍ，如圖１－３所??示。該機(jī)器人的主要應(yīng)用場合是油罐、船舶、球形容器罐等，可實(shí)現(xiàn)在此類壁??面上穩(wěn)定吸附的設(shè)計(jì)要求，同時(shí)攜帶有檢測設(shè)備及機(jī)械手，實(shí)現(xiàn)在壁面上的檢??測工作與相關(guān)檢修作業(yè)。該機(jī)器人屬于輪式磁吸附結(jié)構(gòu)，通過永磁輪對鋼制壁??面產(chǎn)生的磁吸附力保證在壁面上的穩(wěn)定性，永磁輪通過兩直流電機(jī)分別完成驅(qū)??動動作，可實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在不同形狀壁面上的靈活移動，其移動速度可達(dá)到??９ｍ／ｍｉｎ。該機(jī)器人的不足之處是結(jié)構(gòu)體積較大，在過渡壁面上行走時(shí)具有發(fā)生??脫落的危險(xiǎn)，同時(shí)機(jī)器人在轉(zhuǎn)向時(shí)所受摩擦力較大，轉(zhuǎn)向靈活性有待于進(jìn)一步??提高。??圖１－３車輪式磁吸附爬壁機(jī)器人??Ｆｉｇ．?１－３?Ｔｈｅ?ｃｌｉｍｂｉｎｇ?ｒｏｂｏｔ?ｗｉｔｈ?ａｄｓｏｒｐｅｄ?ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｗｈｅｅｌ??２００７年

?２ｘ５?ｗｈｅｅｌｓ??ｔｈｅ?ｃｈｉｌｄ?ｒｏｂｏｔ??圖１－４磁輪吸附式壁面缺陷檢測機(jī)器人??Ｆｉｇ．?１－４?Ｍａｇｎｅｔｉｃ?ｗｈｅｅｌ?ａｄｓｏｉｐｔｉｏｎ?ｗａｌｌ?ｄｅｆｅｃｔ?ｄｅｔｅｃｔｉｏｎ?ｒｏｂｏｔ??２０１０年，瑞士?ＡＳＬ和ＡＬＳＴＯＭ共同研發(fā)出ＭａｇｎｅＢｉｋｅ機(jī)器人［１６】，如圖１－５??所示，該機(jī)器人主要由前后永磁輪組成，每個永磁輪兩側(cè)均具有集成側(cè)向杠桿??臂，通過杠桿臂可以改變永磁輪與壁面之間的吸附力，同時(shí)也起到調(diào)節(jié)機(jī)器人??平衡的作用。機(jī)器人前輪安裝有轉(zhuǎn)向單元與自由接頭，分別實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能與壁??面適應(yīng)功能，可在大部分鋼制壁面上實(shí)現(xiàn)靈活移動，目前該機(jī)器人己應(yīng)用在電??廠的相關(guān)設(shè)備檢測中。??零＿??圖１－５?（ａ）?磁吸附輪式機(jī)器人?圖１－５?（ｂ）?ＭａｇｎｅＢｉｋｅ運(yùn)動機(jī)構(gòu)??Ｆｉｇ．?１－５?（?ａ）?Ｍａｇｎｅｔｉｃ?ａｄｓｏｒｐｔｉｏｎ?ｗｈｅｅｌｅｄ?ｒｏｂｏｔ?Ｆｉｇ．?１－５?（?ｂ）?ＭａｇｎｅＢｉｋｅ?ｍｏｖｅｍｅｎｔ??ｍｅｃｈａｎｉｓｍ??２０１３年，葡萄牙的Ｔａｖａｋｏｌｉ等人研發(fā)了一款具有全向移動功能的永磁吸附??機(jī)器人［１７］，如圖１－６所示，該機(jī)器人的車身連接有有三個側(cè)桿臂，每個側(cè)桿臂??上裝有全向輪驅(qū)動轉(zhuǎn)向單元和永磁輪


本文編號：3102633