新型爬壁机器人的研制

• 作 者: 朱光辉
• 出 处: 重庆大学
• 发表日期: 2016年期
• 关键词: 爬壁机器人 机器壁虎 动力学 有限元

越来越多的高层建筑成为现代都市的新景观,这些高楼多以瓷砖和玻璃幕墙作为外立面,每过一段时间就需要对其进行清洗。一直以来,都是由人工来完成高层建筑外立面的清洗工作。然而工作效率低、耗时久,且容易出现事故。因此设计制造出一种可以替代人工完成高层建筑清洗任务的装置,成为从事该领域人员的迫切要求。清洗高层外立面的爬壁机器人是一种壁面移动机器人,该机器人可降低用于幕墙清洗的成本,推动清洗业的发展。本文主要针对壁面清洗机器人本体结构进行了设计分析。论文首先在深入调研现有爬壁机器人技术的基础上,提出了采用真空吸附、足式越障、并联框架式运动的爬壁机器人方案,研制的新型爬壁机器人具有框架式移动功能和足式升降越障功能;该机器人腿部将气动肌腱与平行四边形机构相结合,设计了能调节越障高度的新型越障机构。实验证明,与现有爬壁机器人相比,新研制的运动越障机构在机器人移动能力、负载及越障方面有很大的提高,为该机器人实现可靠稳定作业奠定了很好的基础。其次对设计的机器人进行了静力学建模分析以及动力学建模分析,进行了腿部动力学仿真研究。通过建立了壁面吸附的静力学模型,分析了保证爬壁可靠吸附的吸力条件;然后利用拉格朗日欧拉法进行系统建模,建立了机器壁虎两种典型的动力学模型;最后通过仿真分析,验证了机构的合理性和可靠性。本文设计并研制了一种新型框架式爬壁机器人。它具有以下优点,控制简单、运动可靠灵活,而且越障能力强。其较好的移动越障性能也可用于地面移动机器人上,具有较高的实用意义。