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

【文章來源】：山東科技大學山東省

【文章頁數(shù)】：89 頁

【學位級別】：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??爬壁機器人種類繁多，可以根據(jù)移動方式與吸附方式進行分類，不同的工??

又于１９７５年制作出二號樣機，并在實際工程中得到應用，隨后爬壁機器人得到??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）研制了一款爬壁機器人Ｍ，如圖１－３所??示。該機器人的主要應用場合是油罐、船舶、球形容器罐等，可實現(xiàn)在此類壁??面上穩(wěn)定吸附的設計要求，同時攜帶有檢測設備及機械手，實現(xiàn)在壁面上的檢??測工作與相關檢修作業(yè)。該機器人屬于輪式磁吸附結構，通過永磁輪對鋼制壁??面產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分別完成驅??動動作，可實現(xiàn)機器人在不同形狀壁面上的靈活移動，其移動速度可達到??９ｍ／ｍｉｎ。該機器人的不足之處是結構體積較大，在過渡壁面上行走時具有發(fā)生??脫落的危險，同時機器人在轉向時所受摩擦力較大，轉向靈活性有待于進一步??提高。??圖１－３車輪式磁吸附爬壁機器人??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機器人［１６】，如圖１－５??所示，該機器人主要由前后永磁輪組成，每個永磁輪兩側均具有集成側向杠桿??臂，通過杠桿臂可以改變永磁輪與壁面之間的吸附力，同時也起到調節(jié)機器人??平衡的作用。機器人前輪安裝有轉向單元與自由接頭，分別實現(xiàn)轉向功能與壁??面適應功能，可在大部分鋼制壁面上實現(xiàn)靈活移動，目前該機器人己應用在電??廠的相關設備檢測中。??零＿??圖１－５?（ａ）?磁吸附輪式機器人?圖１－５?（ｂ）?ＭａｇｎｅＢｉｋｅ運動機構??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??機器人［１７］，如圖１－６所示，該機器人的車身連接有有三個側桿臂，每個側桿臂??上裝有全向輪驅動轉向單元和永磁輪


本文編號：3102633