针对现今高楼玻璃幕墙的清洗问题,设计了一种双轮驱动多吸盘玻璃幕墙清洗机器人的爬行机构,建立了机器人的动力学模型。首先分析机器人的受力情况并确定了其安全吸附条件,然后基于Newton-Euler方程建立了满足机器人安全吸附条件的运动方程,最后利用MATLAB软件对机器人进行动力学仿真,分析了机器人吸附力和驱动轮驱动力矩,其仿真结果验证了动力学模型的正确性,同时验证了机器人具有在平滑壁面上稳定移动的能力。通过动力学分析,为机器人的结构优化和运动控制提供了理论依据。

针对当前海洋平台导管架人工清洗工作量大、效率低、易造成污染等现状,提出一种海洋平台导管架清洗机器人设计方案。该清洗机器人具有8个自由度,能够沿导管架空间进行攀爬、定位并通过夹持高压水枪对导管架进行清洗。为了保证机器人在静止和工作状态下都能吸附在导管架上以保持平衡,研究并设计一种清洗机器人吸附机构。基于该清洗机器人的构型特征与受力情况,对各种状态下的清洗机器人进行力学分析和理论计算,得出机器人稳定工作的最小吸附条件。利用有限元软件ANSYS Workbench对吸附机构进行静力学仿真实验,实验结果表明:所设计的吸附机构的强度和刚度能满足机器人清洗海洋平台的工作需求。

针对海洋平台导管架结构的复杂性与工作环境的特殊性，研制了一种8自由度的海洋平台导管架清洗机器人，该清洗机器人具有沿导管架空间进行攀爬及定位功能，通过夹持机构携带高压水射流喷枪来实施对导管架的清洗。基于该清洗机器人的构型特征与机器人动力学原理，采用大功率关节分时单步驱动与小功率关节多轴联动相结合的控制策略，进行了机器人在导管架上的运动规划。利用Matlab语言对清洗机器人在导管架上的行走步态进行了仿真，详细分析了机器人在攀爬过程中各关节的扭矩与功率间的变化关系。