科技的快速发展与爬壁机器人技术的应用需求使得爬壁机器人获得广泛关注。吸附方法作为爬壁机器人稳定吸附、敏捷运动、提升载荷的关键技术模块,对于提升爬壁机器人的整体性能至关重要,同时吸附方法的改进与提升能够进一步促进爬壁机器人的小型化和轻量化。对爬壁机器人现有吸附方法进行了分析和总结,提出并分析了爬壁机器人吸附方式关键技术,包括吸附方式与运动方式的权衡、关键零部件定制化设计、理论分析及仿真分析支撑下的优化设计、新材料的研发与制备工艺流程简化,对爬壁机器人吸附方法小型化、轻量化、大载荷的发展趋势做出展望。

为实现工业高空智能化检测,设计了一种磁吸附履带式爬壁机器人,并在此载体上采用分级控制。其中,下位机使用ARM Cortex-M3为内核的32位微控制器驱动比例阀,从而控制气缸气体流量,由采用位移传感器检测移动量并反馈,同时控制系统采用专家PID控制算法,实现对锅炉水冷壁磨损检测机器人的气缸位置定位;上位机对检测结果进行实时监测,并进行处理分析。实验仿真证明该算法提高了系统的气动装置的定位精度,并且结合上位机友好的人机交互界面,有效提高检测效率,使其具有较高的智能化水平。

首先,简要介绍四足微型爬壁机器人的机构部分,然后详细介绍四足微型爬壁机器人控制系统的硬件设计,以及实时多任务操作系统μC/OS-Ⅱ在Philips公司32位ARM处理器LPC2104上的移值和控制软件的设计.

为完成三峡大坝流道的缺陷检测,设计开发了一种滚动密封结构的履带式爬壁机器人。该机器人以柔性履带作为密封裙实现滚动密封,具备密封结构耐磨性好、通过性和壁面适应性强等特点,而长效稳定吸附是机器人设计的关键问题。基于动力学建模方法,提出了滑移参数等指标作为滚动密封爬壁机器人的稳定吸附条件,用于考察机器人运动状态下、特别是滑移转向状态下的吸附稳定性与运动准确性。通过讨论负压力在内的相关设计参数对机器人滑移与稳定吸附的影响,建立了关键设计参数与机器人吸附稳定性的联系。仿真与实验结果表明,所提的安全吸附条件能够作为开展爬壁机器人运动性能优化设计的理论依据,同时也为建立相应的控制模型提供了参考。

针对大型石油罐罐底与罐壁缺陷的在油检测问题,设计出一种可爬直角壁的四轮四轴液压驱动式磁力吸附爬壁机器人,机器人可在石油罐内实现罐底与罐壁间的双向直角过渡攀爬、90°转向及工作间隙调节等动作。安装于机器人腹部用于其正常行走的磁吸附装置采用45块(6×6×3)cm Halbach阵列布局的永磁铁块;机器人前后两端用于爬直角壁的磁吸附装置使用10块(5×4×4)cm Halbach阵列布局与6块(4×4×2.5)cm普通布局的永磁铁块。将腹部及前后端部磁吸附装置的永磁铁块在Ansoft软件中进行磁吸附力计算,得出合理的磁吸附力与工作间隙。并基于计算结果,用ADAMS软件完成机器人各动作的仿真试验。仿真结果表明,针对大型石油罐缺陷在油检测,该四轮四轴式液压驱动磁力吸附爬壁机器人结构方案是可行的。

针对一些工作场合对爬壁机器人有较高的越障性能要求,设计了一种包含4个三角形履带轮组构成的磁吸附爬壁机器人.首先设计了三角履带爬壁机器人的整体结构,研究了越障过程中机器人结构变化,以及爬行越障和翻转越障通过原理.建立了翻转越障过程动力学模型,该模型体现了机器人机构尺寸等因素对电机输出力矩的影响.根据此模型,能确定机器人越障过程所需最小驱动力矩.利用ADAMS软件进行仿真验证,仿真结果证明了动力学模型的正确性,表明了机器人结构简单,具有较强的越障能力.

爬壁除锈是水射流除锈的重要应用之一。本文研制了以超高压泵机组、真空回收系统为主的水射流爬壁除锈实验平台,并研制了以磁隙吸附为主、气动驱动的磁隙式爬壁除锈机器人,除锈试验表明实验平台除锈参数合理,爬壁机器人除锈效果良好,该实验平台对水射流爬壁除锈成套设备的推广具有参考意义。

对于采用气体驱动的擦窗机器人，如何实现机器人位置的精确定位是实现无碰撞完全擦洗的关键，也是一个难点，本单位所研制的擦窗机器人采用层级控制系统，对机器人的运动进行控制，并利用PWM方法驱动，分别使用分段PID以及分段模糊控制的方法来实现气缸的精确定位。文中给出了具体控制策略和实验结果。擦窗机器人所面对的是部分未知的高空作业环境。正确、实时地检测作业环境，是擦窗机器人安全工作的必要条件。为了识别玻璃表面不同的障碍物和重构玻璃窗框，本文提出了一种多传感器的融合算法。

基于真空吸附原理，该文提出了一种具有新型轻质的玻璃幕墙清洗机器人模型。文中首先简要介绍了该机器人的本体结构，详细分析了其运动功能原理，并对机器人在壁面上工作情况进行了静态受力分析。该机器人重量轻、结构简单，具有较大的应用前景。

真空吸附爬壁机器人在各行业具有良好发展前景,但是应用于飞机蒙皮检测的真空吸附式机器人的研究尚处于研究阶段。该文通将过飞机蒙皮检测机器人平台为切入点,对一种爬壁机器人的真空吸附机构进行设计。着重通过结合机器人整体性能和功能以及工作环境对真空吸附系统的核心部件——吸附机构进行设计和测试,并且对吸附机构的结构、性能、稳定性等方面进行系统的分析和探讨。