针对船舶脱硫塔壁面附着盐巴清理难、清理环境恶劣等问题,根据需求设计了一种磁吸附履带式盐巴清理机器人的原理样机,帮助工人高效地清理脱硫塔壁面附着的盐巴。基于三维建模软件SolidWorks,建立机器人的三维模型。该机器人由镶嵌有永磁铁的履带、刚刷、电动机和舵机等组成,作业时履带式行走机构吸附在脱硫塔金属壁面上,通过单片机控制传动机构完成清理作业。对该机器人进行静力学和动力学分析,并对机器人进行了静动态安全仿真,为制作工程样机打下基础。

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。

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

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.

提出一种能满足不同避障要求的轮足复合式爬壁机器人,利用凯恩法建立其动力学模型。基于该模型,推导爬壁机器人在极限运动状态下的吸附力方程,并建立稳定性裕度约束条件,获得满足稳定性要求最小吸附力与机器人极限运动状态的函数关系。在不同避障要求的工作环境下,为合理控制吸附力大小提供理论依据。

为了满足风力发电机检测的爬壁机器人在竖直塔筒外壁面安全吸附、移动平稳自如、具备一定的负载能力,设计了一种新型永磁吸附装置。根据Ansoft软件进行永磁铁磁场分析,确定吸附单元的最佳形状、尺寸参数,以及不同间隙下的吸附力变化规律,根据结果设计了一种磁能利用率极高的磁吸附装置,保证机器人在壁面运动时具有足够大吸附力的同时,吸附装置自身体积质量最小,符合爬壁机器人自身重量尽量轻的要求。

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。

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。