密封结构是保证爬壁机器人运行的核心部件,滚动密封作为一种新型密封方式,具有耐磨性好、负载大、壁面适应性强的特点,在爬壁机器人领域研究日益广泛。基于滚动密封机理,提出了典型工况下的滚动密封失效判据。通过密封机理分析确定了滚动密封结构的失效形式,对水平平动、竖直平动及转向三种典型工况下的具体失效形式进行分析,并采用动力学方法得到了关键设计参数与密封泄漏间的关系,由此提出滚动密封的失效判据。最后基于所提失效判据完成样机改进与实验,实验结果表明,改进设计提高了吸附稳定性,验证了密封失效判据的有效性与准确性。

基于Halbach永磁阵列,提出一种优化有限体积下吸附结构磁路的方法。针对船舶壁面维修保养机器人功能单一的问题,介绍一种模块化多功能船舶壁面维修保养机器人,包括清洗模块、除锈模块、喷漆模块,着重对运动机构的吸附结构进行优化分析。研究平面形Halbach永磁阵列对吸附力的影响。通过正交试验分析平面永磁阵列的不同参数(N、n、ε_(1)、ε_(2)、h、h_(1))对吸附力的主次影响,并选定最优方案。试验结果表明:永磁阵列的高度一定时,不宜增加轭铁;永磁阵列的长L≤55 mm时,参数N应取值{2,3};宽W≤20 mm时,n应取值{1,2};ε_(1)和ε;的取值受到N、n、h的影响。

介绍一种小型爬壁机器人,用于风电塔筒的检测,以实现难以人工检测的风电塔筒的快速检测。对机器人的整体结构进行了设计,对机器人的吸附结构进行了计算和仿真。对机器人进行动力学分析,验证驱动力矩的计算结果。对机器人进行动力学仿真,确定驱动机构输出转矩的平稳性。通过实验验证了机器人能够在塔筒表面安全稳定地运行。

介绍一款面向压力钢管维护作业的爬壁机器人,对其运动学特性进行分析。介绍机器人的机械结构和控制系统,然后采用D-H参数法建立机器人运动学模型,构造运动学正解方程,并采用Robotic Toolboox对机器人正逆运动学方程进行求解,在线显示机器人三维仿真图像,分析各关节的位移、速度及加速度曲线,并对机器人末端轨迹进行规划,从而验证了机器人结构的合理性。

针对实现机器人运动功能的元器件类型和其组合间的关联和制约关系,提出一种基于蚁群算法的行走式爬壁机器人元器件组合优化设计方法。依据爬壁机器人工作原理进行功能分解及元器件选用,建立功能元器件矩阵;按照功能实现程度对元器件及元器件间匹配程度进行评价,获得元器件匹配度矩阵及设计方案评价模型;针对设计方案评价模型及优化目标,使用蚁群算法寻求元器件匹配度矩阵中最优解;并开展优化设计后机器人与优化前机器人的对比实验研究。

设计一种新型的船体爬壁机器人,用来对大型轮船侧壁的焊缝进行打磨,改变了依靠人力打磨作业的方式,不仅提高了工作效率,而且大大降低了安全事故的发生。该机器人包括行走机构、吸附机构和焊缝打磨执行机构。针对爬壁机器人在不同的极限工况下,建立静力学模型,分析爬壁机器人出现滑移失效、横向倾覆失效、纵向倾覆失效、脱离失效时的极限磁吸附力。使用Ansys Electronics Desktop-Maxwell对永磁体进行仿真和结构优化,使之满足所需的磁吸附力。搭建出