针对在城市建设基础设施中的多种复杂环境,为了降低由于高工作业带来的人身财产危害,设计了一种轻巧的轮式攀爬机器人。基于机器人攀爬静力学分析,确定了机器人的重要参数,先后完成了机器人攀爬机构和锁杆机构两大关键机构的设计,提出机器人攀爬控制策略。在Solidworks环境下完成了机器人的虚拟样机建模,并搭建试验样机对机器人进行载重攀爬测试和适应性测试。实验表明,机器人20kg负载条件下,攀爬速度达到3.24m/s,攀爬自旋角2.24°,同时机器人可以在不同直径下作业,机器人满足设计要求。

通过对起重机传统优化设计方法的学习和深入研究得知,传统优化方法优化效果不明显、优化目标单一且运算效率低等缺陷,为了提升优化效果深入了解并学习DOE分析方法和狼群算法。提取主梁多个重要参数利用DOE分析合理安排实验提取出对主梁性能和质量灵敏度影响较大的主要参数,同时提高算法精度和局部寻优能力将自适应步长和Metropolis接受准则引入到基本狼群算法中,形成了改进狼群算法并应用其进行寻优得到最佳数据组合,。将改进的狼群算法于16T桥起的主梁中进行优化,在满足生活实际的前提下,使其实现轻量化。并运用有限元分析法对进行实例验证,通过验证优化前后主梁力学性能,得出优化后的主梁符合要求,对实际工程结构的设计有指导意义。