静电吸附爬壁机器人系统设计与实验

发布时间：2017-12-02 00:23

  本文关键词：静电吸附爬壁机器人系统设计与实验

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【摘要】：爬壁机器人是一种同时具有移动和吸附功能的极限作业机器人,在核工业、石化企业、建筑行业、消防部门、造船等领域得到了广泛的应用。尽管国内外不少科研机构已经研发出一些不同吸附方式的爬壁机器人,但是传统的爬壁机器人在实际场合中还不同程度存在一些缺点和不足,制约着爬壁机器人更好地应用。论文借助静电吸附技术设计了一种新型的爬壁机器人系统,具有壁面适应能力强,重量轻,噪声小,功耗低,结构简单等优点。在分析研究导体壁面和电介质壁面静电吸附工作机理的基础上,论文进行了静电吸附力的等效分析计算,对导体和电介质壁面上的静电场分布进行了定性地分析,提出了爬壁机器人的移动方式,并设计了爬壁机器人系统的总体结构。作者分析研究了爬壁机器人的运动学和静动力学机理。针对爬壁机器人在壁面上的安全性,建立了机器人滑落失效和倾覆失效时的静力学模型;分析了爬壁机器人位置、速度和加速度之间的关系,建立了机器人的运动学模型;分析了作用于爬壁机器人上的力和力矩与其运行状态之间的关系,建立了机器人的动力学模型。论文完成了爬壁机器人的控制系统设计与实现,包括上位机人机交互系统和下位机嵌入式控制系统。上位机用以完成对爬壁机器人的监控,使操作人员能够通过无线通信实现对机器人远程控制;下位机则设计了以ARM控制器为核心的嵌入式系统,其接收上位机发送来的任务命令,控制机器人本体完成吸附、移动的任务,并采集机器人的运动状态传送给上位机以供操作人员进行下一步决策。论文作者设计与制作了爬壁机器人的静电吸附装置,在不同壁面上进行了静电吸附力的实验测试,并根据实验结果研制了履带式爬壁机器人的原理样机,同时完成了机器人样机在不同材质壁面上的吸附和驱动实验以及实验结论分析。
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前8条

1 张大伟;陈佳品;李振波;;电磁微马达驱动全方位永磁轮式爬壁微机器人[J];机器人;2011年06期

2 黄之峰;王鹏飞;李满天;孙立宁;李路;;基于柔性静电吸附技术的爬壁机器人研究[J];机械设计与制造;2011年06期

3 衣正尧;弓永军;王祖温;王兴如;;新型船舶壁面除锈爬壁机器人动力学建模与分析[J];机械工程学报;2010年15期

4 付宜利;李志海;;爬壁机器人的研究进展[J];机械设计;2008年04期

5 谈士力;郭成;;微型爬壁机器人研究的关键技术[J];机床与液压;2005年11期

6 杨志欣,孙宝元,董维杰,崔玉国;微机器人关键技术及应用[J];机床与液压;2002年06期

7 秦岚,张智海,蔡秀梅,刘京诚,岳朝虎,潘英俊;微小步行爬壁机器人的电磁直接驱动方式[J];重庆大学学报(自然科学版);2001年03期

8 刘淑霞,王炎,徐殿国,赵言正;爬壁机器人技术的应用[J];机器人;1999年02期

中国博士学位论文全文数据库 前3条

1 孙玲;除锈爬壁机器人壁面行走控制技术研究[D];大连海事大学;2015年

2 李允旺;矿井救灾机器人行走机构研究[D];中国矿业大学;2010年

3 刘京诚;微小步行爬壁机器人驱动与位置检测技术及系统[D];重庆大学;2003年

中国硕士学位论文全文数据库 前5条

1 王海超;基于SOPC的PWM无刷直流电机控制系统的研究[D];哈尔滨理工大学;2012年

2 黄之峰;面向壁面移动机器人的静电吸附机理研究[D];哈尔滨工业大学;2010年

3 张宝山;爬壁机器人控制技术的研究[D];哈尔滨工业大学;2009年

4 李金山;基于清洁机器人传感技术研究[D];哈尔滨工程大学;2005年

5 田兰图;油罐检测爬壁机器人技术及系统研究[D];清华大学;2004年

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本文编号：1243003