机械创新设计说明书
设计名称：爬杆机器人的设计
设计人：姜鸿
学号：110611010
班级：11机制本一班
井冈山大学机电学院
2013/11/23
第一章背景概述
蠕行式仿生变直径杆爬行机器人的研究报告现代生活中，高空作业不断增加，如路灯杆、悬索桥索、杆状城市建筑的清洗、油漆、喷涂料、检查、维护、电力系统架设电缆、瓷瓶清洁等。目前的清洗、维护工作主要由人工和大型设备来完成，但它们都集中表现出效率低、劳动强度大、耗能高、二次污染严重等问题。市场上少量使用的气动蠕行式爬行器，其上升和下降运动的实现由气压控制，需要气源和气动控制系统，能量损耗大，并且一般伴有较大的噪声。因为连接了大量的支持设备，气动蠕行爬行器的体积和活动范围都受到限制，而且设备成本较高。
第二章运动原理—仿生设计
在设计移动机器人系统时，首先应考虑机器人的用途，因为不同的用途，移动机器人的移动机构是不同的。~ J'l-，还应考虑机器人的工作环境、耐久性、稳定性、机动性、可控性、复杂性、外型尺寸及制作费用等。作为杆件爬行机器人，根据现有的技术方案，有很多种移动方式可供选择。各种移动方案的比较见表1所示。
表1 爬行机器人移动方案的比较
我们所要设计的这种爬行机器人，它的工作对象为各种型号的城市杆状建筑，要求承载能力大、接触面积小、速度适中，适应能力强，能越障碍物。通过比较各种方案，笔者设计了一种尺蠖式蠕动爬行结构形式，这是一种新颖的变直径杆仿生爬行机构设计方案，该方案能基本满足我们设定的工作状况。该机器人是模仿人的爬树动作而设的。人爬树时，两脚夹紧树杆，两腿一蹬，两手抱住树杆，人向上移，然后两手抱紧树杆，收腿提脚上移，一步步向上爬行。该机器人的爬行动作原理示意如图1所示。
既然是仿生尺蠖
式蠕动，那么在本机器人的设计中，将以实现机器人躯干的伸
缩为往复运动的主要动作为目标。往复运动的实现有很多种常见的机构有：不完全齿轮齿条双侧停歇机构、曲柄连杆机构、圆柱齿轮齿条机构、螺旋丝杆机构等。这▲图2 机器人结构原理图几种机构各有自己的优缺点，曲柄连杆机构可以很好。地协调好机器人的整体工作。从图1中可以看出，机器人的爬行动作原理可分为以下5f ：1)在初始状态1时，下机械手夹紧、上机械手松开(见图2所示)。
2)电机回转，驱动曲柄及和曲柄固接在一起的下并联盘形凸轮顺时针转动，推动下机械臂摆动，与此同时带动和连杆固接在一起的上移动凸轮向下移动，推动上机械臂摆动，当下并联盘形凸轮转过升程角时，下机械手松开；与此同时上移动凸轮向下移动过空行程，上机械手抓紧，即状态2。
3)电机继续回转，此时上机械手夹紧、下机械手松开，机器人下部在
电机的提升拉力作用下向上移动，当曲柄和连杆重叠共线时，机器人下部被提升到极限位置，即状态3。
4)电机继续回转，当下并联盘形凸轮转过回程角时，下机械手夹紧；与此同时上移动凸轮向上滑过空行程，上机械手松开，即状态4。5)电机继续回转，因为下机械手夹紧、上机械手松开，所以机器人上部在电机的提升推力作用下向上移动，当曲柄和连杆拉直共线时，机器人上部提升到极限位置，即状态5。从图2和图1可看出，减速电机每转动一圈，机器人整体向上爬行一次，重复状态1～5就可以准确实现机器人机械手之间的协调动作和机器人整体的蠕行爬行。通过实验，证明了该机器人的可用性和稳定性。
第三章机器人爬行部分的结构设计
1.工作现状——变直径杆爬行问题的提出
现实生活中，由于结构和力学上的要求，均采用了变直径杆，如路灯杆、悬索桥钢索、杆状城市建筑等(如图3所示)。如今，国内外研制的各种电机机械式爬行器均有一个缺陷，它们大多采用凸轮机构夹紧，由于凸轮机构的不可伸缩性，它们均只能爬行等直径杆，而变直径杆的爬行则只能依靠昂贵、庞大的气动爬行器来解决。
2.工作原理——变直径杆爬行问题的解决
如图2和图6所示，机器人机械手的夹紧采用预紧弹簧使机械手夹紧在杆体上，采用凸轮的运动来控制夹爪的动作，避免了直接采用凸轮夹紧机构的不可变性。滚子只在凸轮的远休止角处(凸轮大径)和凸轮接触。而在其它位置，滚子处于悬空状态，如图4，虚线所围区域
为滚子的活动范围，它随着机器人爬行的杆件直径尺寸的变化而自适应，这样，机器人就可以依靠弹簧的预紧力爬行一定尺寸范围内的变直径杆。
图5
3.机器人主体尺寸参数的确定——机器人整体的协调动作
在此类爬行机器人的设计中，我们要注意的一个关键点就是机构的连贯协调动作的完成，特别是机械手的协调动作、机械手和躯干(曲柄连杆机构)之间的协调动作。而机械手之间的协调动作又要依赖于曲柄连杆机构、凸轮摆杆机构之间的协调动作。设计中还采用了SolidWorks软件来进行机构的尺寸参数的确定。特别是上移动凸轮和下并联盘形凸轮的设计，它们都要依靠曲柄、连杆的相对运动以及工作范围来确定尺寸参数，而曲柄、连杆的尺寸参数的设计依赖于它们的运动规律和机构整体的尺寸。从图1、图5中可以看出曲柄、连杆的尺寸和上移动凸轮、下并联盘形凸轮尺寸之间有着紧密的联系。
4. 机器人的结构设计
机器人的机械结构如图6所示。整个机体长约250mm，宽约150 mm，高约400 mm，总重不超过5 kg(包括电机重3 kg)。爬行部分主体结构为2根长为400 mm的铝合金管(可以用硬塑料管代替)作为机架和机器人上部滑动的导杆，同时作为旋转部分的轴，结构紧凑、零件多功能。以导杆为转动轴和固定支架，其上下分别设置有上、下机械手连接臂，两对机械臂以导杆为转动轴，其上装有上、下机械手。在上、下机械臂的另一端分别设置有弹簧，弹簧的作用是使机械手产生足够的摩擦力抱紧立柱。在导杆的下部设置有电机，其输出轴上安装有并联盘形凸轮和曲柄。曲柄通过连杆与移动凸轮相连。曲柄连杆机构带动机构上部的移动凸轮运动，实现机构的上升和相对运动。凸轮联动机构由两套凸轮摆杆机构构成，其中一套由上机械臂和移动凸轮构成，另一套由下机械臂和并联盘形凸轮构成，它们分别装在导杆的上、下部。通过曲柄、连杆将并联盘形凸轮、移动凸轮连接起来，使整个机构形成一个整体，上部的摆杆机构在曲柄连杆机构的作用下可以沿导杆上下移动。在电机的驱动下，上、下部机械臂摆动并带动机械手依次实现夹紧和放松的联动。设计中还要注意以下2点：一是机器人的动力应足够；二是机器人的运行要平稳、无抖动。
第四章机器人主体运动建模及仿真3．1 运动学建模和仿真——曲柄滑块机构的运动规律曲柄滑块机构运动原理见图7。曲柄滑块机构将曲柄的回转运动转变为滑块(移动凸轮)的往复直线运动。曲柄长r：60 mm，连杆长Z=220 mm，电机转速09= 25 r／m ino取0为坐标原点，P在轴上的坐标为，用表示滑块的位移。利用三角关系得：rcos0+z41一(r2／ )sin 0 (1)由于
0=tot，故滑块速度和加速度a分别为= (dx／dt)=(dx／
d )(dOld )=C．O(dx／d )=一oJrsin 【1+rcos0／4 —r2sin 0】 (2) a=(dv／dt)= (dv／d0)= 一 r[COS0+ r(／％os20+r2sin4 )／
( 一r2sin ) (3)同时基于关系式lsin口=rsln则摆角的表达式口
=arcsin【(r／Z)sin0】 (4)对式(3)、(4)中t两次求导d ／dt = 一sin ( 一r2)／( 一产sin。 ) ，2(5)式(3)、(5)比较复杂，不易求解。因式(1)中，r2／<<1，由(1+ ) =1+ +?，l l<1，可将滑块位移的模型(1)近似为1=rcos0+Z(1一( ／2 Z )sin 0】 (6)从而有响应的
近似速度与近似加速度al=d l／dt：(d 1／d )(dO／dt)
= 一 r[sin0+(r／2 Z)sin20】 (7)a1=d l／dt= 一 r【COS0+(，／z)cos2 1 (8)图8为滑块位移和行程曲线图，图9为滑块速度曲线图，图l0为滑块加速度曲线图。对摆角口可以利用幂级数展开的麦克劳林公式：arcsin = 占+ ／6 + ?．1 I< 1得到摆角的近似模型届=(r
／Z)sin0相应近似角速度dfl／dt= (r／Z)COS0 (9)近似角加速度
d2JBI／dt = 一。(r／Z)sin0 (10)图11为连杆摆角的角速度曲线图，图l2为连杆摆角口的角加速度曲线图。从以上可以看出，在一个周期内，滑块和连杆摆角口的速度曲线和加速度曲线均平滑、无拐点，整个机构模拟运动平稳，无抖动。
3．2 力学建模和仿真——连杆受力分析电机旋转过程中，连杆对上连接件的力分为水平分力和竖直分力，竖直分力就是电机的提升力，水平分力对机构的稳定性来讲是有害的。电机旋转过程中，电机的提升力为：Fl=Fcos(90。一0一 )cosfl=Fsin(0+卢)cos／3(11)图l3为电机的提升力曲线图。图中可以看出，当上机械手夹紧、下机械手放松，机器人下部向上运动时，上机械手产生的提升力为左边(图上显示为0～1．25s)的曲线，下部设计重量为50 N，即曲柄转过17．5。
参考文献
1 徐生，张立彬，杨庆华．气动蠕动爬杆机器人【J】．机械工程师，2004 (3)．
2 赵松年．现代机械创新产品分析与设计【M】．北京：机械工业出版社，2000．
3 王永贞，沈坚，谈士力．球形壁面爬行机器人的运动学分析与仿真
【J】．机电一体化，2001(5)．
4 王晓光，陈明森，张青．立柱清洗机器人【P】．中国专利，200810046602．5
中文摘要 姓名：曲新波学号：101014109 指导老师：谭月胜 爬杆机器人家族很庞大,从动力源进行划分,主要分为机械式和气动式两大类。从有无控制系统的层面进行划分,主要分为普通型和智能型两大类。普通型就是只有动力源、执行机构,智能型相比普通型还有(反馈)控制机构。智能型在实现运动的难度上比普通型要低。论文中,笔者所研究制造的蠕行式仿生爬杆机器人为非智能型机械式爬行器。 论文在比较几类爬行机构的优劣的基础上,确定了机器人本体的大致结构。在此基础上详细阐述了仿生爬行的原理和机器人模块化设计的理念。根据路灯杆的尺寸数据,设计并制造出机器人样机。机器人建模的过程(功能的实现与机械结构的尺寸优化)包括以下几个关键点:爬杆机器人设计中的功能机构的协调配合、攀爬手臂夹持重合度的选择、攀爬力的变化与结构参数之间的关系、攀爬力零点的渡过等难点的设计方法和设计准则,为此类爬行机器人的设计提供参考、论文中,对机器人展开运动学和动力学仿真分析。运用ADAMS对用Solldworks所建机器人模型展开运动模拟仿真分析,测试运动部件的各项运动参数和受力情况并优化所建模型的尺寸参数。机器人中关键部件如机械手连接臂,对机器人的稳定爬行很重要,运用有限元分析软件ANSYS对此进行承载受力分析,查看各机械臂的变形挠度。 关键词:爬杆机器人,变直径杆,攀爬,仿生学
1.1论文研究的目的和意义 目前全国日益加快的现代化建设步伐,除了2008年8月在北京举办的奥运会、2010年将要在上海举办的世博会之外,随着我国国民经济的飞速增长、人民生活水平日益提高,城镇中随之矗立起无数的高层城市建筑,各类集实用性与美观性一体的市政、商业工程诸如电线杆、路灯杆、大桥斜拉钢索、广告牌立柱等(图1-1),它们通常5-30米,有的甚至高达百米,壁面多采用油漆、电镀、玻璃钢结构等,由于常年裸露在大气之中,风沙长年累月的积累会形成灰尘层,该污染影响城市的美观,同时空气中混合的酸性物质也会对这些城市建筑特别是金属杆件造成损坏,加快它们的生锈,并缩短它们的使用寿命,需要定期进行壁面维护工作。 图1-1变直径杆城市建筑图 为保持清洁,许多国际性城市如厦门、深圳、香港等地规定,每年至少清洗数次。目前传统的清洗技术主要分为人工清洗(化学药剂清洗)和高压水枪清洗等方法。其中人工清洗是由清洁工人搭乘吊篮进行高空作业来完成,工人的工作环境恶劣,具有很大程度上的危险性,工作效率也很低,耗资巨大。化学药剂中所用的去污剂具有很强的毒副作用会对人造成潜在的危害,并易造成环境的二次污染;高压水枪清洗耗能比较大、成本高,且对周边环境有很大的影响。在利用高压水
智营呼叫中心系统 使用说明书 目录 目录 (1) 前言 (3) 功能说明 (4) 1. 登陆 (4) 2. 客户管理 (4) 2.1客户列表 (4)
2.2跟进记录 (6) 3. 坐席管理 (6) 3.1坐席列表 (6) 3.2分机管理(软电话或语音网关登录的账号) (7) 3.3主叫号码 (7) 3.4坐席统计 (8) 3.5班组管理 (8) 3.6分机统计 (9) 4. 通话记录 (9) 5. 财务管理 (9) 6. 企业管理 (9) 6.1添加企业 (9) 6.2企业管理 (10) 7. 大数据 (10) 8. AI机器人 (11) 8.1纠正列表 (11) 8.2数据列表 (11) 8.3呼叫队列 (12) 8.4呼叫记录 (12) 8.5模板列表 (13) 9. 知识库 (15) 9.1分类管理 (15) 9.2问题列表 (16) 10. 短信管理 (17) 11. 系统设置 (17) 11.1修改密码 (17) 11.2系统配置 (17) 11.3定义字段 (18)
前言 本手册针对的用户需要具备一定的后台管理系统操作常识。本手册从使用者的角度，充分地描述系统所具有的特点、功能及使用方法并配截图页面说明,从而使用户通过说明书能够了解系统的操作及用途，并且能够确定在何种情况下，如何使用它；同时向用户提供系统每一个运行的具体过程及相关知识。
功能说明 1.登陆 用户在浏览器输入后台http地址，按回车键，跳转到登录页面，输入用户名、密码，点击“登陆”按钮进入系统，如图1。 图1 注意: 企业登录,直接用企业账号+密码. 坐席登录坐席工号@企业账号+密码. 或者坐席绑定的主叫号码+密码登录. 2.客户管理 2.1客户列表 1）客户管理：查看和编辑客户的详细信息。（如图2） ①添加客户：手动添加单个客户。（如图3） ②导入：下载导入模板，并按模板编排好客户资料，成批导入客户。（如 图4） ③分配：可将客户分配至坐席进行人工拨打。（图5）
自动螺丝机说明书 Document number：WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT
自动锁螺丝机 （SCREW-160/180II/320 ） 目录 一、自动锁螺丝机功能简介 (01) 二、主画面概要 (01) 三、主界面功能介绍 (02) 四、参数设置界面介绍··················-03～04- 五、螺丝规格界面介绍 (05) 六、教导（模拟手柄）界面介绍 (06) 七、步骤镜像界面介绍 (07) 八、参数复制界面介绍 (08) 九、其他设置界面介绍 (09) 十、坐标校正界面介绍 (10) 十一、文件管理界面介绍 (11) 十二、产量报表界面介绍 (12) 十三、USB复制界面介绍 (13) 十四、螺丝供给器和电批调节 (14) 十五、程序制作简易流程 (15) 十六、故障排除 (16)
十七、维护与保养 (17) 十八、技术参数 (17) 十九、售后服务 (18) 二十、注意事项 (18) 二十一、易损伤配件表···················-19～22- 一、自动锁螺丝机功能简介 1.全中文界面，动态显示运行状态，直观可见的参数 2.密码保护功能、保护系统参数不被随意更改 3.程序之间有阵列复制、参数复制功能 4.程序具有坐标部分校正、整体校正功能、节省手动调试程序的时间 5.具备插入、手动输入坐标、删除功能、方便快速修改及制作程序 6.单步自动定位功能，极大的方便程序的制作确认及坐标修复等 7.大容量储存数据程序使用时可随意切换调用 8.自动防呆感应、流水式作业平台高效、节省人工、节约成本 二、主要面概要 人机界面由以下供13界面组成： 1.主界面 2.参数设置 3.螺丝规格 4.教导 5.步骤镜像 6.参数复制
目录 设计任务书 1 摘要 5 引言 6 第一章总体方案设计 6 第二章结构设计 7 2.1动力缸的选择 7 2.1.1爬杆气缸（伸缩缸）的选择 7 2.1.2 夹紧缸的选择 7 2.2 杆夹持机构的设计 8 2.2.1导向机构的设计 8 2.2.2夹紧缸连接板的设计 9 2.2.3 夹紧块设计 9 2.3 其他部分设计 10 2.3.1伸缩缸连接板的设计 10 2.3.2固定电磁阀的连接板的设计 10 2.3.3 电磁阀的选用 11 2.3.4传感器的选用 11 第三章控制系统设计 14 3.1气动原理图的设计 14 3.2 PLC控制系统的硬件设计 16 3.3 PLC控制系统的程序设计 18
3.3.1 顺序控制设计法的基本思路 18 3.3.2 用顺序控制设计法编程 19 结论23致谢24 参考文献25附录A 英文翻译 附录B综述 附录C 调研报告 附录D 装配图及主要零件图 附录E PLC程序
江苏大学 毕业设计(论文)任务书机械工程学院机电0701班班级白清文学生设计(论文)题目小型气动爬杆机器人设计 课题来源江苏大学工业中心 起讫日期2011 年03月14日至2011年06 月24 日共15 周指导教师(签名) 系(教研室)主任(签名)
毕业设计(论文)进度计划:
引言 小型气动爬杆机器人属于机电气结合类的综合实验及训练装置。根据设计任务，这个爬杆机器人应该能模拟人的运动，通过“机械手”、“机械脚”的抓放动作和身体伸缩动作，实现沿杆方向的前后双向移动，运动速度可调而爬杆高度或距离可以控制。整个设计过程就是做出一个完整的“爬杆机器人”的操作实验台而设计出图、购料、加工、组装、调试完成的过程。 这个实验台最初的设计目的也是从一个实用目的出发的，工业机械手的效用是代替人从事繁重的工作和危险的工作，所以，爬杆机器人最初的设计思想也是想到人有一些危险或难以到达的地方需要探测或勘察时，可以用爬杆机器人代替，另外，这个爬杆机器人也有一定的额外负重，这些因素在设计时都应考虑。
1.1机器人组成 (3 1.2机械本体说明 (3 1.2.1机械本体 (3 1.2.2机器人轴说明 (4 1.2.3各关节电机说明 (5 1.2.4各轴机械零点说明 (6 1.2.5机器人铭牌 (8 1.3电气控制柜说明 (9 1.3.1控制柜正面介绍 (9 1.3.2控制柜内部说明 (9 1.3.3控制柜背面说明 (10 1.3.4控制柜接线斜面板说明 (11 1.4示教器说明 (12 1.5连接线缆说明 (13 1.6机器人系统的吊装搬运方式 (14 1.6.1准备工作 (14 1.6.2 搬运和拆封 (15 1.6.3安装机器人控制系统 (18 1.6.4 机器人本体线缆连接 (19
1.6.5 机器人控制柜电源连接 (19 1.6.6机器人工作状态确认 (19 2机器人控制系统介绍 (20 2.1控制器说明 (20 2.2 STEP伺服说明 (21 2.3安全逻辑板说明 (27 2.4柜冷却装置说明 (28 2.5 I/O模块 (28 2.6 软件功能介绍 (29 3机器人标定和性能测试 (30 3.1.1标定工具DynCal (30 3.1.2标定过程 (30 3.2机器人性能测试 (30 3.2.1性能测试工具CompuGauge (31 3.2.2硬件安装及调试 (31 4故障处理及维护说明 (33 4.1示教器常见错误信息提示及处理方法 (33 4.2电气系统常见故障 (36 4.3机器人维护保养 (37
4.3.1 维护保养注意 (37 4.3.2 定期检修日程表 (37 4.3.3检修项目 (38 5安全注意事项 (52 5.1机器人安全防护装置 (52 5.1.1 安全防护装置预览 (52 5.1.2 紧急关断按键 (52 5.1.3 运行方式选择开关 (52 5.1.4 点动运行 (53 5.1.5 机械终端限位 (53 5.1.6 软件限位开关 (53 5.2 相关人员 (53 5.2.1 操作人员资格要求 (54 5.2.2设备操作规程的规定 (54 5.3培训 (54 5.4安全措施 (55 5.5检查 (56 1机器人系统 1.1机器人组成
机器人操作调节说明 1．开启机器人电箱电源，待机器人启动完毕后将将选择开关扭至手动模式，机器人处于手动工作状态；2．程序说明： a．nWheelH1放下高度 b．nWheelH2抓取高度 c．nWheelD扫粉深度（高度） d．wobjCnv1固化线解码器（坐标） e．wobjCnv2喷粉线解码器（坐标） f．tool_Grip机器人坐标 g．phome机器人原点位置 h．pReady1机器人准备位置1 i．pcln1机器人清扫位置1 j．pReady2机器人准备位置2 k．Pick机器人抓取位置 l．pLeave机器人离开位置 m．Dplace机器人放下位置 n．rOpenGripper打开夹爪 o．rCloseGripper放开夹爪 3．机器人启动完毕，按一下左上角ABB，弹出选择目录，可进入不同控制目录； 4．选择程序调试，进入各单元程序，可手动调节及测试各单元程序及位置点； 进入程序调试后选择phome，运行程序为使机器人回原点，修改phome位置为改变原点位置； 选择TSingle为校正追踪固化线输送机及追踪喷粉线输送机，具体操作步骤为： 开启固化线输送机后单步运行程序 DeactUnit CNV1; DropWObj wobjCnv1; ActUnit CNV1; 跳步将PP移至WaitWObj wobjCnv1;时连续执行程序 待出现警报立即停止固化线输送机，停止运行程序可手动操纵机器人到固化线轮毂放下位置，修改相应位置； 再次运行一次该程序，正常后完成放下轮毂位置的设定； 关于追踪喷粉线输送机位置的步骤如上； 注意：同步感应开关位置不能变更！！！ 选择ClnWheel为校正清扫位置，设定好相应位置后，修改相应位置；
自动锁螺丝机 （SCREW-160/180II/320 V4.0） 目录 一、自动锁螺丝机功能简介 (01) 二、主画面概要 (01) 三、主界面功能介绍 (02) 四、参数设置界面介绍··················-03～04- 五、螺丝规格界面介绍 (05) 六、教导（模拟手柄）界面介绍 (06) 七、步骤镜像界面介绍 (07) 八、参数复制界面介绍 (08) 九、其他设置界面介绍 (09) 十、坐标校正界面介绍 (10) 十一、文件管理界面介绍 (11) 十二、产量报表界面介绍 (12) 十三、USB复制界面介绍 (13)
十四、螺丝供给器和电批调节 (14) 十五、程序制作简易流程 (15) 十六、故障排除 (16) 十七、维护与保养 (17) 十八、技术参数 (17) 十九、售后服务 (18) 二十、注意事项 (18) 二十一、易损伤配件表···················-19～22- 一、自动锁螺丝机功能简介 1.全中文界面，动态显示运行状态，直观可见的参数 2.密码保护功能、保护系统参数不被随意更改 3.程序之间有阵列复制、参数复制功能 4.程序具有坐标部分校正、整体校正功能、节省手动调试程序的时间 5.具备插入、手动输入坐标、删除功能、方便快速修改及制作程序 6.单步自动定位功能，极大的方便程序的制作确认及坐标修复等 7.大容量储存数据程序使用时可随意切换调用 8.自动防呆感应、流水式作业平台高效、节省人工、节约成本 二、主要面概要 人机界面由以下供13界面组成： 1.主界面 2.参数设置 3.螺丝规格 4.教导
5.步骤镜像 6.参数复制 7.其他设置 8.坐标校正 9.文件管理 10.产量报表 11.U SB复制 -1- 三、主界面功能介绍 术语说明： 元素名称说明元素类型单位 程序程序序号数字显示- 名称产品名称文本显示- 步骤显示当前工作的步骤编号数字显示-
电动机设计攀爬器设计说明书 设计题目：爬杆机器人 学院：电信学院 班级：自动化0801 设计者：200820314102胥文举 指导老师：杨柱中
目录 1.设计题目……………………………………………１1.1设计目的………………………………………………１1.2设计题目简介…………………………………………１ 1.3设计条件及设计要求…………………………………１ 2.运动方案设计……………………………………２2.1机械预期的功能要求…………………………………２2.2功能原理设计…………………………………………２2.3运动规律设计…………………………………………３ 2.3.1工艺动作分解……………………………………………３ 2.3.2运动方案选择……………………………………………５ 2.3.3执行机构形式设计………………………………………６ 2.3.4运动和动力分析…………………………………………７ 2.3.5执行系统运动简图………………………………………８ 3.计算内容……………………………………………８ 4.应用前景 (10) 5.个人小结 (11) 6.参考资料 (12)
附录 (13) １.设计题目 １.１设计目的 机械设计是根据使用要求对机械的工作原理、结构、运动方式、力和能量的传递方式、各个零件的材料和形状尺寸以及润滑方式等进行构思、分析和计算，并将其转化为制造依据的工作过程。 机械设计是机械产品生产的第一步，是决定机械产品性能的最主要环节，整个过程蕴涵着创新和发明。 为了综合运用机械原理课程的理论知识，分析和解决与本课程有关的实际问题，使所学知识进一步巩固和加深，我们参加了此次的机械原理课程设计。１.２设计题目简介 我们此次做的课程设计名为爬杆机 器人。该机器人模仿虫蠕动的形式向上 爬行，其爬行运用简单的曲柄滑块机构。 其中电机与曲柄固接，驱动装置运动。 曲柄与连杆铰接，其另一端分别铰接一 自锁套（即上下两个自锁套），它们是实 现上爬的关键结构。当自锁套有向下运 动的趋势时，由力的传递传到自锁套， 球、锥管与圆杆之间形成可靠的自锁，阻止构件向下运动，而使其运动的方向始终向上（运动示意见右图）。
XX机器人2.0系统说明书 版本<2.0> XXXX股份有限公司
目录 一、XX机器人2.0简介 (3) 二、XX机器人2.0特点 (3) 三、机器人主要结构 (4) 3.1 机器人本体结构 (4) 3.2底盘结构图 (5) 3.3充电桩结构图 (6) 3.4机器人附件及配件 (6) 四、机器人配置参数 (7) 4.1 机器人本体配置参数 (7) 4.1.1机器人硬件参数 (7) 4.1.2 开关类型及其作用 (8) 4.2 充电座相关参数和说明 (8) 4.2.1指示灯说明 (8) 4.2.2充电座相关接口说明 (8) 五、充电座部署 (9) 六、机器人使用说明 (9) 6.1开机配置 (9) 6.2使用环境 (10) 6.3注意事项 (11) 七、机器人硬件模块质保清单 (11) 八、FAQ (12) 8.1 机器人充电相关问题 (12) 8.2 外部按钮功能 (12) 8.3其他常见问题 (13)
一、XX机器人2.0简介 机器人作为智能社会的重要切入点，正在改变人类的生产和生活方式。XXXX自主研发的智能服务机器人——XX机器人2.0（以下简称XX或机器人），是以人工智能技术为核心，依托强大的云计算平台支撑，结合互联网和智能终端技术的行业级智慧解决方案。“XX”集成了全球领先的AIUI技术，可以实现远场拾音、声源定位、回声消除、降噪处理等功能，通过多模态的交互方式实现人机之间的无障碍交互，更贴近用户的绝佳体验。 二、XX机器人2.0特点 ?全双工语音交互 主动交互，自由对话：AIUI人机智能交互，实现人机交互无障碍。支持语音、图像、手势等多种交互方式的无缝融合，实现多语种语音识别、语音合成以及自然语义理解等技术的完美结合，且对话过程可随时打断，降低用户交互门槛，人机交互过程更加流畅、自然，更贴近人人之间的交流习惯。 ?多模态交互方式 语音触屏，多种交互：支持语音、触屏、动作等多模态交互模式，满足用户业务需求，增加产品的趣味性、易用性。通过流程化配置，自动进行业务流程管理，提升运营效率。 ?智能客服 知识定制，智慧管家：便捷的知识管理系统，可根据客户需求设置专属业务知识问答。内置12亿条百科知识问答，覆盖1200种生活场景，智慧闲聊问答 ?自主导航避障 自主定位，安全护航：基于激光高精度定位导航，无须标点设置轨道，零施工成本。自动化地图构建及路线规划，实现5cm的精确导航与360度避障能力，为安全保驾护航。
湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划 项目申报表
者） 兴起于清洁领域。
图5已有专利爬壁机器人 与此同时，如今常用投影设备是固定的，不能全方位全角度摄影与自拍。最近风靡的自拍神器一一自拍杆，也受到距离的限制。该爬壁机器人可在壁面上携带微型摄像头任意行走，自动捕捉识别人脸，图像通过蓝牙自动传输至移动终端设备，带来极大便利。此外在机器人上可配备微型投影仪，通过控制系统输入源文件，经过融合调试，组建成显示系统。随着机器人运动而形成移动的投影，可有效地渲染各种效果。 我们也注意到，墙绘作为建筑物的附属部分，它的装饰和美化功能使它成为环境艺术的宠儿。目前墙绘普遍均由人工绘制而成（如图7），耗时长，对工 人水平要求高。在机器人功能末端上安装可拆卸的颜料绘笔，通过控制系统，在移动终端设备上输入需要的绘画程序，通过控制机器人运动轨迹完成墙绘。 人工与机器特点对比见表1 表人工与机器特点对比 图6人工墙绘 鉴于此，我们小组通过市场调研和论证后决定设计一种高效的便携式多功能爬壁机器人来弥补这方面的空白。 2、研究内容和要解决的问题： 该项目以高层建筑作业比较困难为创意来源，通过真空式主辅双层四吸盘实现真空吸附，可以跨越缝隙，气密性好，安全性高；采用大变形柔性铰链，实现竖直平面至天花板的翻转；通过变速箱减速，由主轴驱动硅胶履带实现灵活运动与转向；该机器人集机械结构，电气控制，终端操纵于一体，是一台机电一体化、自动化、智能化的代表产物，可广泛应用于生活各个方面。 对于普通家庭，可作为清洁利器，能清洁有缝隙的多种壁面，在各个墙面间实现翻转；对于电器爱好者，可作为二次开发的模型，制作出更加便利的产品；对于学校或科普馆，该机器人可用于科普教育，开启学生想象力大门的钥匙；对于高层维护人员，降低高层建筑的作业成本，改善工人的劳动环境的同时提高了劳动生产率；对于产品宣传，移动投影作为“可移动的电视”，给产品润色了许多；同时，作为一款拓展性强大的产品，可以用作摄像、自
1 绪论 1.1 背景 “机器人学的进步和应用是本世纪自动控制最有说服力的成就，是当代最高意义的自动化”。这是宋健院士对机器人在上个世纪所取得的成就的精辟概括。同时机器人技术也是20世纪人类最伟大的发明之一，自60年代初问世以来，经历40余年的发展已取得长足的进步。走向成熟的工业机器人，各种用途的特种机器人的实用化，昭示着机器人技术灿烂的明天。 所以我们必须走进它，了解它。近年来，在我国大学，机器人作为机械电子学、计算机技术、人工智能等的典型载体被广泛地用来作为工科本科生的讲授课程之一；在中学，模型机器人则逐渐成为素质教育，技能实践的选题之一，各种机器人比赛正方兴未艾。进入21世纪，人们也愈来愈亲身感受到机器人深入产业、深入生活、深入社会的坚实步伐。这些都说明了机器人技术离我们越来越近了。 但大家是否可以给耳熟能详的机器人一个准确的定义呢？有人认为机器人无所不能，有人认为机器人必须像人。那么，何为机器人？虽然很难给机器人下准确的定义，但是通常的理解就是：机器人是一种在计算机控制下的可编程的自动机器，根据所处的环境和作业的需要，它具有至少一项或多项拟人功能，如抓取功能或移动功能，或两者兼而有之，另外还可能程度不等地具有某些环境感知功能（如视觉、力觉、触觉、接近觉等）以及语音功能乃至逻辑思维、判断决策功能等，从而使它能在要求的环境中代替人进行作业。 如今进入二十一世纪，随着科技的迅速发展，现代化进程的日益加快，机器人的创新与研究越来越成为一个国家科技力量的具体体现，越来越多的机器人已成为各个领域重要的组成部分，因此机器人的发展也日益成熟，为人们的生活提供了更多的方便与快捷。在世界经济快速发展的前提下，我国国民经济也有着飞速的增长，人民生活水平日益提高，伴随着城市和乡村矗立起无数的高层建筑和无数的高高的杆类，如电线杆、路灯杆等等。这些杆类长年累月的暴露在空气中，很容易受到腐蚀和污染，不仅影响着城市的美观，而且缩短了它们的寿命，也大大提高的它的危险性，对人们造成诸多不便与危险。 然而，如果人工的对这些杆类进行清洗与保养，由于其条件所致，势必需要清洗工人高空作业完成，这样不仅工作效率低下，耗资巨大，而且安全系数低，很容易造成危险。如果采取高压水枪清洗，则太浪费人力物力，得不偿失了。这时，人们通过设想，能不能设计一种机器人，使得它能够代替人类进行对杆类的清洗或进行相关工作，用这些机器人代替人工进行高空危险作业，从而把工人从危险、恶劣、繁重的劳动环境中解脱出来，不仅提高的工作效率，同时也保护了工人的生命安全。
摘要 高层建筑清洗爬壁机器人可在垂直壁面及屋顶移动进行物体表面的清洗，本文设计 了机器人爬壁系统由移动系统和吸附系统组成。移动吸附系统由十字框架结构和真空吸 附结构组成，使机器人灵活移动，避障能力强。机器人主体部分由可以相互平移的两个 呈十字型组合的无杆气缸，其中任意一个无杆气缸可以相对另一个进行平移，每个无杆 气缸通过腿部支架可独立控制腿足结构。腿足结构是由拉杆气缸和一组真空吸盘组成。 随着腿部的交替吸附和框架主体的相对运动，机器人实现壁面自由移动的功能。驱动方 式由X方向和Y方向两个相互垂直的机构组成，分别选用一个双作用无杆气缸，安置在 中间的主体支架上，真空吸盘组采用正三角排列和使用气动的驱动方式。控制系统是清 洗爬壁机器人的关键部分，采用三菱公司的PLC-FX1N系列完成对机器人主体的吸盘脱 离、本体移动、吸盘吸附和清洗的控制。 关键词：双作用拉杆气缸，十字架构，无杆气缸，PLC
Abstract High-rise buildings cleaning climbing robot can be in vertical wall and roof movement in the object surface cleaning, this paper designed the climbing robot system by mobile system and adsorption systems. Mobile adsorption system by the frame structure and vacuum adsorption structure, make flexible mobile robot, obstacle avoidance ability. Robot main body part can be of mutual translation by a combination of the two four-arm pneumatic rodless cylinders, including any a pneumatic rodless cylinders can relative another translation, each pneumatic rodless cylinders through the legs stent independent control leg foot structure. Leg foot structure is by tie rods and a group of cylinder of vacuum cups. As the legs of alternating the adsorption and the relative motion of the main frame, robot wall free movement function realization. Driving way X and Y directions direction by two perpendicular institutions, a double role are chosen pneumatic rodless cylinders and placed in the middle of the main body on the support, vacuum cups group I arrangement, and use the pneumatic drive mode. Control system is climbing robot cleaning the key part, USES the mitsubishi company PLC-FX1N series of of the main body of the robot complete suckers, its mobile, chuck from adsorption and cleaning of control. Keywords: dual action bars cylinder, the architecture, pneumatic rodless cylinders, PLC
高等教育自学考试 毕业设计（论文） 题目爬壁式机器人设计 专业班级光机电一体化工程（08级） 姓名杨冲 指导教师徐汉斌 所属助学单位武汉电子信息专修学院 2011年 12 月 2 日
目录 前言 (2) 第一章 (3) 总体结构 (3) 1.1机械结构 (3) 1.2控制系统硬件 (4) 1.3传感导引系统 (9) 第二章 (14) 2.1爬壁机器人磁吸附原理 (14) 2.2磁吸附技术简介 (14) 2.3.电磁铁吸力及选材 (14) 第三章 (16) 3.1一种新型磁轮单元 (16) 3.2磁轮分析 (16) 第四章爬壁机器人的力学分析 (18) 4.1爬壁机器人静力学分析 (18) 4.2爬壁机器人动力学分析 (19) 结论 (21) 参考文献 (21) 致谢 (21)
摘要 爬壁机器人,是极限作业机器人的一个分支,它的突出特点是可以在垂直墙壁表面或者天花板上移动作业爬壁机器人能吸附于壁面而不下滑,实现的方法主要有两种:负压吸附与磁吸附介绍一种新型爬壁机器人，它以超声串列法自动扫查和检测在役化工容器筒壁对接环焊的危害性缺陷。本文将着重介绍了它的机械结构及位置调整运动控制算法。这种机器人采用磁轮吸附和小车式行走，利用磁带导航，光纤传感器检测，具有结构紧凑、导航性能好、位置调整方法可行和定位精度高等特点。本文将介绍的爬壁机器人为超声串列自动扫查机器人是以某炼油厂加氢反应器为具体的应用对象，用来以超声串列法自动扫查和检测筒壁对接环焊缝的危害缺陷而研制的，并按JB4730-94《压力容器无损检测》的要求，用超声串列法检测。超声串列法要求一发、一收探头中心声束保持在一个与焊缝中心线相垂直的平面内，收发探头相对于串列基准线须保持等距、反相、匀速移动。由于采用手动检测，操作难度大，重复性差，可比性差而难以实施。对于这种用在圆形筒壁上在役检测的机器人，丹麦的force公司研制了多用途模块磁轮扫描仪AMS-9、AMS-10等系列磁轮爬壁机器人，日本的Osaka Gas Co。 Ltd公司研制了磁轮爬壁检测机器人，但是售价昂贵。从文献及报道方面看，国内对于这种在役磁轮式爬壁机器人还少有实用化的样例，也缺乏这方面的机械结构及自动控制装置的研究，因此，对大厚度焊缝的超声波探伤自动扫查爬壁机器人的研究是十分必要的。 关键词：机器人技术爬壁机器人磁吸附 前言 机器人是传统的机构学与近代电子技术相结合的产物，是计算机科学、控制论、机构学、信息科学和传感技术等多学科综合性高科技产物，它是一种模仿人操作、高速运行、重复操作和精度较高的自动化设备。机器人技术的出现和发展，不但传统的工业生产和科学研究发生革命性的变化，而且将对人类的社会生活产生深远的影响。随着机器人技术的不断发展，机器人的小型化、微型化成为机器人技术发展的重要方向之一。开发一种小型、便携的爬壁机器人在军事和民用方面都具有重要意义。在军事方面，它可以被投放在敌后，爬行于建筑物的外墙或玻璃壁面上，对室内的情况进行侦察；或者充当可移动的爆破物，近距离杀伤敌方的重要设施和人员。 爬壁机器人作为工业用机器人的一种，指的是能够在垂直陡壁上进行作业的机器人，它作为高空极限作业的一种自动机械装置，可以代替人工在高空、毒气毒液、辐射、水下
一．示教操作盘面板介绍 示教操作盘是主管应用工具软件与用户之间的接口的操作装置。示教操作盘经由电缆与控制装置内部的主CPU印刷电路板和机器人控制印刷电路板连接。示教操作盘在进行如下操作时使用。 ●机器人的JOG进给 ●程序创建 ●程序的测试执行
●操作执行 ●状态确认 示教操作盘由如下构件构成。 ●横向40字符、纵向16行的液晶画面显示屏 ●61个键控开关 ●示教操作盘有效开关 ●Deadman开关 ●急停按钮 1.示教操作盘有效开关 在盘左上角，如右图所示： 其将示教操作盘置于有效状态。示教操作盘处在无效状态下，不能进行JOG进给、程序创建和测试执行等操作。 2.Deadman开关 在盘背面，如右图所示两黄色键： 示教操作盘处在有效状态下松开此开关时，机器人将进入急停状态。 3.急停按钮 在盘右上角，如右图所示红色键：
不管示教操作盘有效开关的状态如何，都会使 执行中的程序停止，机器人伺服电源被切断，使 得机器人进入急停状态。 示教操作盘的键控开关，由如下开关构成。 ●与菜单相关的键控开关 ●与JOG相关的键控开关 ●与执行相关的键控开关 ●与编辑相关的键控开关 1.与菜单相关的键控开关： 1.）、、、、 功能( F )键，用来选择液晶画面最下行的功能键菜单。 2．） 翻页键将功能键菜单切换到下一页。 3.）、 MENU（画面选择）键，按下，显示出画面菜单。 FCTN（辅助）键用来显示辅助菜单。 4.）、、、、、、、、SELECT（一览）键用来显示程序一览画面。 EDIT（编辑）键用来显示程序编辑画面。 DATA（数据）键用来显示寄存器等数据画面。 OTF键用来显示焊接微调整画面。 STATUS（状态显示）键用来显示状态画面。 I/O（输入/输出）键用来显示I/O画面。 POSN（位置显示）键用来显示当前位置画面。 DISP单独按下的情况下，移动操作对象画面。在与SHIFT键同时按下的情况下，分割画面（1个画面、2个画面、3个画面、状态/1个
双工位自动锁螺丝机设备使用说明书 产品型号：JFT-S02 版本：V2015.04 申明 感谢使用巨丰泰自动锁螺丝机产品。为了更好的发挥本设备作用，在节省人力的同时提高生产效率，更为了保障使用者的安全和健康，请务必在使用前阅读本说明书。 对于未接触过自动化设备的使用者，初次使用本设备时，难免会有一段学习和熟悉过程。我司除了在交付现场对客户进行操作培训外，也会在其后给予各种技术支持。同时本设备已充分考虑了防呆及易操作性，使用者遇到故障时无需焦虑，严格按照使用说明操作，即可避免和解决大部分问题。 机器操作时切记注意安全！正常工作时严禁将手或其它任何物品伸进机械手及 Z轴工作区间。应学会正确使用急停按钮。 本设备内含多种精密传感器，虽有一定防护，但无法阻止粗暴操作带来的破坏。例如螺丝供料器上的光电传感器，其与吸嘴距离很近，关机时如随意推动Z轴，螺丝吸嘴就有可能与之碰撞而导致其失效。因此类不当操作而造成的设备故障，我司将依照售后条款收取维修费用。 自动化设备的稳定工作与日常保养维护密切相关。我司已尽可能将维护项目简化，并编写了《自动锁螺丝机保养及操作说明》。请认真执行。 本设备含有消耗材料，详见《自动锁螺丝机常备耗材清单》。耗材会随着使用 时间而逐渐失效。耗材的失效不属于机器质量问题，请根据使用说明定期检查及更换。部分耗材必须使用我司原厂正品（详见清单）。 使用过程如有疑问和建议，欢迎致电，我们将竭诚为您服务。 设备说明 1：设备介绍： 巨丰泰自动锁螺丝机系列，广泛应用于手机，U盘，遥控器，PCB板等电子 行业。包含人工取料型、机械手取料型、加大工位型、双种螺丝型等多种型号。 可以根据不同的产品编写程序进行螺丝的锁附。 2 ：主要技术参数：
目录 一．方案构思---------------------------------------------1 二．机械部分---------------------------------------------3 三. 电控部分---------------------------------------------17 四．设计小结---------------------------------------------19
一方案构思 我们通过三个手臂来抓紧杆件再通过手臂上的电机来实现机器人的爬升和下降。原理上两个就能实现,但三个手臂是一作联结,二可起稳定作用。手臂上升下降是通过齿轮齿条来实现的。 二．机械部分 1．机器人的整体装配图如下： 图1 我们是通过三个手臂爬杆的，上手臂装在一个齿条的最上端，并且固
定，在具体设计时我们可以使上手臂有一定的上下和左右转动范围,具体的设计将在下面介绍。下手臂装在下杆C上齿条的下端,中间手臂固定在滑槽上,上手臂的上升和下降是通过装在滑槽上端的电动机带动齿轮啮合齿条来实现的.下手臂的上升和下降是通过装在滑槽下端的电动机带动齿轮啮合齿条来实现的,中间手臂的升降是通过上下两对齿轮齿条反转来实现的。 1 升降设备———液压剪叉升降 剪叉机构由两根中间用枢轴连接，可在平面内相互转动的剪杆组成，每根剪杆又可以认为由两段一端铰接和一端固接的梁单元连接而成。剪杆作为机构折叠变化的对象，铰点约束剪杆的变化，折叠过程既剪杆围绕铰点旋转，最后达到指定位置，从而完成一个折叠过程。剪叉式升降台主要由底座、剪叉机构和工作台三个部分组成，其中剪叉机构是剪叉式升降台的主体，也是主要承力构件。剪叉式升降台按驱动形式主要分为液压式和电机式驱动。其中，液压水平驱动剪叉式升降台具有结构紧凑、设计简单、压缩比大、噪声小、工作平稳可靠等突出优点,作为机器人的升降装置非常合适。 （1）升降装置的运动学分析 以单片剪叉式升降台为研究对象，如图1 所示，分析滑块B水平速度v1与升降平台CD 在垂直速度v 之间的关系。 该运动为平面运动，采用速度瞬心法进行求解。因为D点速度垂直向上，B 点速度水平向左，所以剪杆BD 运动瞬心为点C，令其瞬时角速度为ω，则D、B 点的速度为： V=W*R =W*Lcosα D
S4C IRB 基本操作 培训教材 目录 1、培训教材介绍 2、机器人系统安全及环境保护 3、机器人综述 4、机器人启动 5、用窗口进行工作 6、手动操作机器人 7、机器人自动生产 8、编程与测试 9、输入与输出 10、系统备份与冷启动 11、机器人保养检查表 附录1、机器人安全控制链 附录2、定义工具中心点 附录3、文件管理 1、培训教材介绍 本教材解释ABB机器人的基本操作、运行。 你为了理解其内容不需要任何先前的机器人经验。 本教材被分为十一章，各章分别描述一个特别的工作任务和实现的方法。各章互相间有一定联系。因此应该按他们在书中的顺序阅读。 借助此教材学习操作操作机器人是我们的目的，但是仅仅阅读此教材也应该能帮助你理解机器人的基本的操作。 此教材依照标准的安装而写，具体根据系统的配置会有差异。
机器人的控制柜有两种型号。一种小，一种大。本教材选用小型号的控制柜表示。大的控制柜的柜橱有和大的一个同样的操作面板，但是位于另一个位置。 请注意这教材仅仅描述实现通常的工作作业的某一种方法，如果你是经验丰富的用户，可以有其他的方法。 其他的方法和更详细的信息看下列手册。 《使用指南》提供全部自动操纵功能的描述并详细描述程序设计语言。此手册是操作员和程序编制员的参照手册。 《产品手册》提供安装、机器人故障定位等方面的信息。 如果你仅希望能运行程序，手动操作机器人、由软盘调入程序等，不必要读8-11章。 2、机器人系统安全及环境保护 机器人系统复杂而且危险性大，在训练期间里，或者任何别的操作过程都必须注意安全。无论任何时间进入机器人周围的保护的空间都可能导致严重的伤害。只有经过培训认证的人员才可以进入该区域。请严格注意。 以下的安全守则必须遵守。 ?万一发生火灾，请使用二氧化碳灭火器。 ?急停开关（E-Stop）不允许被短接。 ?机器人处于自动模式时，不允许进入其运动所及的区域。 ?在任何情况下，不要使用原始盘，用复制盘。 ?搬运时，机器停止，机器人不应置物，应空机。 ?意外或不正常情况下，均可使用E-Stop键，停止运行。在编程，测试及维修时必须注意既使在低速时，机器人仍然是非常有力的，其动量很大,必须将机器人置于手动模式。 ?气路系统中的压力可达0.6MP，任何相关检修都要断开气源。 ?在不用移动机器人及运行程序时，须及时释放使能器(Enable Device)。?调试人员进入机器人工作区时，须随身携带示教器，以防他人无意误操作。?在得到停电通知时，要预先关断机器人的主电源及气源。 ?突然停电后，要赶在来电之前预先关闭机器人的主电源开关，并及时取下夹具上的工件。 ?维修人员必须保管好机器人钥匙，严禁非授权人员在手动模式下进入机器人软件系统，随意翻阅或修改程序及参数。 安全事项在《用户指南》安全一章中有详细说明。 如何处理现场作业产生的废弃物 现场服务产生的危险固体废弃物有：废工业电池、废电路板、废润滑油和废油脂、粘油回丝或抹布、废油桶。
爬壁机器人调研报告 爬壁机器人是一种将地面移动机器人与吸附技术有机结合起来的机器人，其可代替人工在极限条件下完成危险的作业任务。 一、原理 爬壁机器人必须具备两个基本功能：壁面吸附功能和壁面移动功能[1]。 吸附功能的实现依赖于吸附装置及其控制系统。其在垂直墙面方向产生吸附力，进而得到一个平行墙面向上的摩擦力，以抵消机器人自身重力，实现机器人吸附于墙面。 移动功能的实现依赖于爬壁机构及其控制系统。当爬壁机构与吸附装置耦合时，机器人必须先通过控制系统撤除部分吸附力，然后由爬壁机构的机构运动实现移动或者转向。若爬壁机构与吸附装置分离，则移动和转向功能不需要考虑吸附部分，可直接通过控制系统驱动爬壁机构实现。 另外，爬壁机器人根据其作业任务需要，除了吸附装置和爬壁机构外，一般还应含有特定的作业系统。 二、类型 根据吸附方式的不同，爬壁机器人可以分为：负压（真空）吸附爬壁机器人，磁吸附爬壁机器人，螺旋桨推压吸附爬壁机器人，机械联锁吸附爬壁机器人，静电吸附爬壁机器人，仿生吸附爬壁机器人等等[2][3][4]。 负压吸附和磁吸附两种吸附方式是传统的爬壁机器人的吸附方式，后面又陆续发展出其他多种吸附方式。负压吸附方式抽离吸附薄膜与壁面间隙空气，以大气压力产生吸附力，但是其受壁面粗糙度影响，当壁面不光整时，有漏气现象，吸附力相对较小。并且由于其作用力产生来源为大气压力，故而于真空环境中不能吸附。磁吸附方式又分为电磁体式和永磁体式两种。电磁体式爬壁机器人维持吸附力需要电力，但控制较为方便；永磁体式爬壁机器人不受断电的影响，使用中安全可靠[5]。磁吸附方式产生的吸附力大，不受壁面粗糙度影响，但受限于壁面材料必须为导磁性材料，故而应用范围受到限制。其他吸附方式，如螺旋桨推压吸附方式主要通过螺旋桨高速转动产生推力，其噪音较大；机械联锁方式利用机械装置对壁面的抓持产生吸附，不适用于光滑表面，但在合适环境下，其抓持力大，负载能力强；静电吸附方式通过对导电电极施加高压静电，极化壁面，进而产生电场力实现吸附，但其产生的吸附力小，故而其实现条件严格，要求机器人自重小、负载小，重心贴近壁面，吸附膜与壁面紧密接触等[6]；仿生吸附方式主要模仿动物吸附于墙壁的方式，如仿壁虎的干吸附方式，通过特殊材料与壁面间的范德华力（分子力）实现吸附，如仿蜗牛的湿吸附方式，通过液体薄膜张力实现吸附等等[3]。 另外，根据爬行机构的不同，爬壁机器人又可以分为：车轮式爬壁机器人，步行式爬壁机器人，履带式爬壁机器人[4]。 车轮式爬壁机器人控制简单，爬壁机构与吸附装置分离，独立驱动，但其越障能力受限，对壁面光整度要求较高；步行式爬壁机器人利用多吸盘吸附于壁面，爬行时先交替撤离部分吸盘吸附力，才能进行移动或者转向、越障，其爬壁机构与吸附装置耦合，控制较为复杂；履带式爬壁机器人与壁面接触面积较大，在部分吸附方式中可有效增大吸附力，并且其在凹凸表面爬行时适应力较强，但是转向比较困难。