垂直攀爬机器人设计与研究
发布时间：2021-01-01 16:45
垂直攀爬机器人是一种能够在壁面上行走并且自动执行工作任务的机械装置,其搭载不同的工具可完成玻璃幕墙的清洗、管壁的探伤和船舶的喷漆等作业任务。其目的是代替人类在高空垂直立面位置作业。通过不同吸附方式和驱动方式的比较,并根据垂直攀爬机器人工作在墙面上,确定其采用多吸盘负压吸附和步进电机驱动的总体方案。利用D-H参数法建立了机器人翻转机构运动学模型,正运动学分析求解出了机器人末端在翻转过程中的位置坐标,逆运动学方程推导出了机器人各关节变量。针对垂直攀爬机器人的设计目标,用Solid Works软件完成了机器人机械结构设计,其中包括机器人外壳、移动机构和吸附装置。新型垂直攀爬机器人具有质量轻、性价比高、应用范围广和越障能力强的特点。采用内、外吸盘组交替吸附的方式进行攀爬运动。通过三个旋转关节使机器人实现了从地面到墙面越障过程。通过参数之间的计算确定了机器人零件的型号。在ADAMS仿真环境中建立了垂直攀爬机器人虚拟样机模型,并对其运动过程进行运动学仿真,验证了机器人在运动过程中的稳定性。通过ANSYS有限元分析软件对机器人的关键部件进行了减重优化以满足机器人轻量化的设计准则,有限元静力学分析确定...
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁吸附爬壁机器人Fig.2Magneticadsorptionwallclimbingrobot
第1章绪论-3-度的并联机构，真空吸盘内部有多个密封腔，在壁面上具有较高的吸附效率。1998年，西班牙人JuanCrieco研制出了磁吸附爬壁机器人[7]。如图2所示，整体结构可以看作是一个并联机构，每一条腿相当于一个三连杆机构。机器人应用在锅炉和船舶的检测与修理。图1忍者攀爬机器人图2磁吸附爬壁机器人Fig.1NinjaclimbingrobotFig.2Magneticadsorptionwallclimbingrobot1998年，英国朴茨茅斯大学研制出了四足爬壁机器人ROBUGⅡ[8]。如图3所示，腿部装有气动肌腱，负责腿部的抬起与放下，腿部末端同样装有真空吸盘。图4为八足爬壁机器人ROBUGⅢ，该机器人系统采用混合控制结构，综合了层次控制和反应控制的优点。此类机器人灵活性强，随着科技的不断发展，研发空间还很大，具有很高的应用价值。图3四足爬壁机器人图4八足爬壁机器人Fig.3FourleggedwallclimbingrobotFig.4Eightleggedwallclimbingrobot2004年，意大利卡塔尼亚大学Longo等人研制出了吸盘式爬壁机器人[9]。如图5所示，通过抽气机使滑动式吸盘产生真空，电机驱动轮子运动，最大有效载荷为10Kg，可用作工业环境中无损检测专用仪器的载体。2006年，美国Helicalrobotics公司研制出了一款磁吸附爬壁机器人[10]。如图6所示，吸附结构采用永磁
第1章绪论-3-度的并联机构，真空吸盘内部有多个密封腔，在壁面上具有较高的吸附效率。1998年，西班牙人JuanCrieco研制出了磁吸附爬壁机器人[7]。如图2所示，整体结构可以看作是一个并联机构，每一条腿相当于一个三连杆机构。机器人应用在锅炉和船舶的检测与修理。图1忍者攀爬机器人图2磁吸附爬壁机器人Fig.1NinjaclimbingrobotFig.2Magneticadsorptionwallclimbingrobot1998年，英国朴茨茅斯大学研制出了四足爬壁机器人ROBUGⅡ[8]。如图3所示，腿部装有气动肌腱，负责腿部的抬起与放下，腿部末端同样装有真空吸盘。图4为八足爬壁机器人ROBUGⅢ，该机器人系统采用混合控制结构，综合了层次控制和反应控制的优点。此类机器人灵活性强，随着科技的不断发展，研发空间还很大，具有很高的应用价值。图3四足爬壁机器人图4八足爬壁机器人Fig.3FourleggedwallclimbingrobotFig.4Eightleggedwallclimbingrobot2004年，意大利卡塔尼亚大学Longo等人研制出了吸盘式爬壁机器人[9]。如图5所示，通过抽气机使滑动式吸盘产生真空，电机驱动轮子运动，最大有效载荷为10Kg，可用作工业环境中无损检测专用仪器的载体。2006年，美国Helicalrobotics公司研制出了一款磁吸附爬壁机器人[10]。如图6所示，吸附结构采用永磁
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STM32控制的水冷壁爬壁机器人的气动检测系统的研究[J]. 邢扬,俞竹青,张学剑,李静. 制造业自动化. 2018(05)
[2]基于无源观测和控制的爬壁机器人触力柔顺控制[J]. 郭振武,王斌锐,骆浩华,金英连. 太阳能学报. 2017(02)
[3]基于ANSYS的新型4自由度并联机构动态特性分析[J]. 冯志友,汪梦. 机械设计. 2016(03)
[4]机器人的未来发展:从工业自动化到知识自动化[J]. 王飞跃. 科技导报. 2015(21)
[5]对我国机器人产业发展的思考[J]. 蔡鹤皋. 集成技术. 2015(05)
[6]爬壁机器人研究现状与技术应用分析[J]. 闫久江,赵西振,左干,李红军. 机械研究与应用. 2015(03)
[7]一种轮足复合式爬壁机器人动力学建模与分析[J]. 董伟光,王洪光,姜勇. 机器人. 2015(03)
[8]工业4.0和智能制造[J]. 张曙. 机械设计与制造工程. 2014(08)
[9]新型船舶壁面除锈爬壁机器人动力学建模与分析[J]. 衣正尧,弓永军,王祖温,王兴如. 机械工程学报. 2010(15)
[10]爬壁蠕虫机器人构型初探[J]. 王巍,王坤,李大寨,宗光华. 北京航空航天大学学报. 2009(02)
博士论文
[1]用于搭载船舶除锈清洗器的爬壁机器人研究[D]. 衣正尧.大连海事大学 2010
硕士论文
[1]基于ARM-Linux的爬壁机器人控制系统研究[D]. 赵磊.天津理工大学 2017
[2]步履式气动爬壁机器人运动仿真及其关键技术研究[D]. 尹伟杰.湘潭大学 2016
[3]新型爬壁机器人的研制[D]. 朱光辉.重庆大学 2016
[4]智能爬壁机器人控制系统研究[D]. 李宇.天津理工大学 2016
[5]基于ARM和FPGA的六足爬墙机器人的研究[D]. 刘贤君.成都理工大学 2015
[6]基于并联控制的爬壁机器人的研制[D]. 李帅.重庆大学 2015
[7]桥梁检测爬壁机器人及其自适应控制技术研究[D]. 戴启凡.南京理工大学 2014
[8]风力发电机塔身清洗机器人设计与研究[D]. 刘枫.哈尔滨工业大学 2013
[9]桥梁检测用多足爬壁机器人关节转矩优化分配[D]. 李金龙.华南理工大学 2013
[10]爬壁机器人设计及路径跟踪方法研究[D]. 孟祥禹.哈尔滨工程大学 2013
本文编号：2951642
【文章来源】：华北理工大学河北省
【文章页数】：68 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
磁吸附爬壁机器人Fig.2Magneticadsorptionwallclimbingrobot
第1章绪论-3-度的并联机构，真空吸盘内部有多个密封腔，在壁面上具有较高的吸附效率。1998年，西班牙人JuanCrieco研制出了磁吸附爬壁机器人[7]。如图2所示，整体结构可以看作是一个并联机构，每一条腿相当于一个三连杆机构。机器人应用在锅炉和船舶的检测与修理。图1忍者攀爬机器人图2磁吸附爬壁机器人Fig.1NinjaclimbingrobotFig.2Magneticadsorptionwallclimbingrobot1998年，英国朴茨茅斯大学研制出了四足爬壁机器人ROBUGⅡ[8]。如图3所示，腿部装有气动肌腱，负责腿部的抬起与放下，腿部末端同样装有真空吸盘。图4为八足爬壁机器人ROBUGⅢ，该机器人系统采用混合控制结构，综合了层次控制和反应控制的优点。此类机器人灵活性强，随着科技的不断发展，研发空间还很大，具有很高的应用价值。图3四足爬壁机器人图4八足爬壁机器人Fig.3FourleggedwallclimbingrobotFig.4Eightleggedwallclimbingrobot2004年，意大利卡塔尼亚大学Longo等人研制出了吸盘式爬壁机器人[9]。如图5所示，通过抽气机使滑动式吸盘产生真空，电机驱动轮子运动，最大有效载荷为10Kg，可用作工业环境中无损检测专用仪器的载体。2006年，美国Helicalrobotics公司研制出了一款磁吸附爬壁机器人[10]。如图6所示，吸附结构采用永磁
第1章绪论-3-度的并联机构，真空吸盘内部有多个密封腔，在壁面上具有较高的吸附效率。1998年，西班牙人JuanCrieco研制出了磁吸附爬壁机器人[7]。如图2所示，整体结构可以看作是一个并联机构，每一条腿相当于一个三连杆机构。机器人应用在锅炉和船舶的检测与修理。图1忍者攀爬机器人图2磁吸附爬壁机器人Fig.1NinjaclimbingrobotFig.2Magneticadsorptionwallclimbingrobot1998年，英国朴茨茅斯大学研制出了四足爬壁机器人ROBUGⅡ[8]。如图3所示，腿部装有气动肌腱，负责腿部的抬起与放下，腿部末端同样装有真空吸盘。图4为八足爬壁机器人ROBUGⅢ，该机器人系统采用混合控制结构，综合了层次控制和反应控制的优点。此类机器人灵活性强，随着科技的不断发展，研发空间还很大，具有很高的应用价值。图3四足爬壁机器人图4八足爬壁机器人Fig.3FourleggedwallclimbingrobotFig.4Eightleggedwallclimbingrobot2004年，意大利卡塔尼亚大学Longo等人研制出了吸盘式爬壁机器人[9]。如图5所示，通过抽气机使滑动式吸盘产生真空，电机驱动轮子运动，最大有效载荷为10Kg，可用作工业环境中无损检测专用仪器的载体。2006年，美国Helicalrobotics公司研制出了一款磁吸附爬壁机器人[10]。如图6所示，吸附结构采用永磁
【参考文献】：
期刊论文
[1]基于STM32控制的水冷壁爬壁机器人的气动检测系统的研究[J]. 邢扬,俞竹青,张学剑,李静. 制造业自动化. 2018(05)
[2]基于无源观测和控制的爬壁机器人触力柔顺控制[J]. 郭振武,王斌锐,骆浩华,金英连. 太阳能学报. 2017(02)
[3]基于ANSYS的新型4自由度并联机构动态特性分析[J]. 冯志友,汪梦. 机械设计. 2016(03)
[4]机器人的未来发展:从工业自动化到知识自动化[J]. 王飞跃. 科技导报. 2015(21)
[5]对我国机器人产业发展的思考[J]. 蔡鹤皋. 集成技术. 2015(05)
[6]爬壁机器人研究现状与技术应用分析[J]. 闫久江,赵西振,左干,李红军. 机械研究与应用. 2015(03)
[7]一种轮足复合式爬壁机器人动力学建模与分析[J]. 董伟光,王洪光,姜勇. 机器人. 2015(03)
[8]工业4.0和智能制造[J]. 张曙. 机械设计与制造工程. 2014(08)
[9]新型船舶壁面除锈爬壁机器人动力学建模与分析[J]. 衣正尧,弓永军,王祖温,王兴如. 机械工程学报. 2010(15)
[10]爬壁蠕虫机器人构型初探[J]. 王巍,王坤,李大寨,宗光华. 北京航空航天大学学报. 2009(02)
博士论文
[1]用于搭载船舶除锈清洗器的爬壁机器人研究[D]. 衣正尧.大连海事大学 2010
硕士论文
[1]基于ARM-Linux的爬壁机器人控制系统研究[D]. 赵磊.天津理工大学 2017
[2]步履式气动爬壁机器人运动仿真及其关键技术研究[D]. 尹伟杰.湘潭大学 2016
[3]新型爬壁机器人的研制[D]. 朱光辉.重庆大学 2016
[4]智能爬壁机器人控制系统研究[D]. 李宇.天津理工大学 2016
[5]基于ARM和FPGA的六足爬墙机器人的研究[D]. 刘贤君.成都理工大学 2015
[6]基于并联控制的爬壁机器人的研制[D]. 李帅.重庆大学 2015
[7]桥梁检测爬壁机器人及其自适应控制技术研究[D]. 戴启凡.南京理工大学 2014
[8]风力发电机塔身清洗机器人设计与研究[D]. 刘枫.哈尔滨工业大学 2013
[9]桥梁检测用多足爬壁机器人关节转矩优化分配[D]. 李金龙.华南理工大学 2013
[10]爬壁机器人设计及路径跟踪方法研究[D]. 孟祥禹.哈尔滨工程大学 2013
本文编号：2951642
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