發(fā)布時間：2024-03-19 05:33

　　目前的爬壁機器人的附壁都是采用有源負壓吸附方式,要產(chǎn)生足夠的負壓,就需要利用氣缸或外接電源的方法來提供能量,這就增大了機器人的體積。而模仿生物的附壁機理,采用當(dāng)前發(fā)展迅猛的仿生智能材料形狀記憶合金設(shè)計的多腔體智能吸附機構(gòu)結(jié)構(gòu),為爬壁機器人的壁面吸附機構(gòu)設(shè)計,提供一種新型機構(gòu)設(shè)計方法,從而極大推進爬壁機器人的實用化和智能化。 本文首先基于形狀記憶合金(SMA)驅(qū)動器的性質(zhì),設(shè)計與開發(fā)了多種不同類型的仿生多腔吸盤,這些吸盤由形狀記憶合金做驅(qū)動,實現(xiàn)了吸盤的無源吸附,減輕了吸盤的整體質(zhì)量和體積;吸盤的多腔結(jié)構(gòu)保證了吸盤在壁面存在縫隙或小孔等情況下,可以在局部腔體因漏氣實效的情況下仍然保證吸盤整體的吸附能力。 其次,對吸盤進行了力學(xué)與熱力學(xué)模型的建立,結(jié)合ANSYS仿真,對其進行了力學(xué)分析,通過制作單程形狀記憶合金彈簧驅(qū)動的仿生多腔吸盤,并對其進行實驗驗證,與仿真結(jié)果相比較,證明了該吸盤機構(gòu)的可行性。 再次,模仿昆蟲的六足結(jié)構(gòu),設(shè)計了六足爬壁機器人的整體構(gòu)架,并對其傳動機構(gòu)進行了詳細的設(shè)計與分析。通過Matlab仿真結(jié)合Pro/e三維設(shè)計的方法,設(shè)計出了一種可以利用一個電機就可以實現(xiàn)垂直雙向近...

【文章頁數(shù)】：114 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題來源
    1.2 研究背景
    1.3 國內(nèi)外技術(shù)
        1.3.1 仿生吸盤簡介
            1.3.1.1 仿生吸盤原理
            1.3.1.2 SMA驅(qū)動器簡介
        1.3.2 爬壁機構(gòu)簡介
        1.3.3 爬壁機器人簡介
    1.4 本課題的主要研究內(nèi)容及創(chuàng)新點
    1.5 本章小結(jié)
第二章 基于SMA驅(qū)動的微小仿生吸盤結(jié)構(gòu)設(shè)計與分析
    2.1 引言
    2.2 基于SMA驅(qū)動的微小仿生吸盤結(jié)構(gòu)設(shè)計
    2.3 雙程形狀記憶合金彈簧驅(qū)動的仿生多腔吸盤結(jié)構(gòu)
        2.3.1 吸盤結(jié)構(gòu)設(shè)計與原理
        2.3.2 吸盤吸附力理論計算
        2.3.3 吸盤吸附力理論估計值分析
        2.3.4 吸盤試驗與分析
    2.4 單程形狀記憶合金彈簧驅(qū)動的仿生多腔吸盤結(jié)構(gòu)
        2.4.1 吸盤結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.4.2 吸盤吸附模型的建立與分析
        2.4.3 吸盤負壓產(chǎn)生過程的有限元分析
    2.5 嵌入式形狀記憶合金絲驅(qū)動的多腔吸盤結(jié)構(gòu)
        2.5.1 嵌入式SMA絲吸盤結(jié)構(gòu)設(shè)計
        2.5.2 嵌入式SMA絲吸盤結(jié)構(gòu)分析
    2.6 其它吸盤結(jié)構(gòu)簡介
        2.6.1 單SMA彈簧驅(qū)動多腔負壓吸盤結(jié)構(gòu)分析
        2.6.2 多SMA彈簧控制多腔負壓吸盤結(jié)構(gòu)分析
    2.7 本章小結(jié)
第三章 六足爬壁機器人整體規(guī)劃
    3.1 引言
    3.2 六足爬壁機器人系統(tǒng)設(shè)計
    3.3 六足爬壁機器人步態(tài)分析
    3.4 本章小結(jié)
第四章 雙向直線軌跡導(dǎo)引爬壁機構(gòu)設(shè)計與分析
    4.1 引言
    4.2 雙向近似直線軌跡導(dǎo)引機構(gòu)建模
    4.3 雙向近似直線軌跡導(dǎo)引機構(gòu)設(shè)計
    4.4 雙向近似直線軌跡導(dǎo)引機構(gòu)力學(xué)分析
        4.4.1 雙向近似直線軌跡導(dǎo)引機構(gòu)運動學(xué)分析
        4.4.2 ADAMS運動學(xué)與動力學(xué)分析
            4.4.2.1 ADAMS運動學(xué)分析
            4.4.2.2 ADAMS動力學(xué)分析
        4.4.3 水平方向運動仿真結(jié)果分析
        4.4.4 豎直方向運動仿真結(jié)果分析
    4.5 本章小結(jié)
第五章 控制系統(tǒng)與實驗
    5.1 引言
    5.2 吸盤控制系統(tǒng)分析與實驗
        5.2.1 吸盤控制系統(tǒng)設(shè)計
        5.2.2 吸盤吸附實驗
            5.2.2.1 吸盤零件選型
            5.2.2.2 實驗方法
            5.2.2.3 實驗結(jié)果分析
    5.3 爬壁機構(gòu)控制系統(tǒng)分析與實驗
        5.3.1 爬壁機構(gòu)試驗裝置設(shè)計及零件選型
        5.3.2 爬壁機構(gòu)爬行實驗
    5.4 本章小結(jié)
第六章 總結(jié)與展望
    6.1 研究工作總結(jié)
    6.2 創(chuàng)新點
    6.3 研究展望
參考文獻
附錄1 TINI基形狀記憶合金特性匯總表
附錄2 雙向近似直線軌跡導(dǎo)引機構(gòu)MATLAB仿真程序
致謝
攻讀碩士學(xué)位期間已發(fā)表或錄用的論文



本文編號：3932403