第 2 页 ( 共 5 页 ) （3）设计工程应用中常见喷气式吸盘的管路图，并简述设计方案。
图1 喷气式图3 挤压式(3)喷气式吸盘的管路图（9分）
图4 真空式吸盘管路图
1-电机2-真空泵3-电磁阀
4-电磁阀5-吸盘6-通大气
工作原理：取物件时，吸盘5与物件表面接触，单头电
磁阀3得电，切换到左位，单头电磁阀4失电，保持图
示右位，电机1工作，带动真空泵2工作，抽出吸盘内
腔及其管路空气，形成真空，将物件吸附住。释放物件
时，单头阀3失电，切换到图示右位，真空管路与吸盘
断开，单头阀4得电，切换到左位，真空吸盘5的内腔
与大气相通，内腔真空迅速破坏。（9分）
各元件的作用：（6分）
1—电机系统动力源，驱动真空泵
2—真空泵抽取管路空气，形成真空。
3—电磁阀切换真空源与吸盘腔的管路连通状态
4—电磁阀大气与吸盘腔的管路连通状态
5—吸盘吸附物件的作业件，形成真空腔
6—通大气与大气的接口
设计方案说明：（6分）
压缩空气由进口9进入，吸取物件时电磁阀8动作切换至上位，高速压缩空气
通过消音器1排出至大气，管路中配置有单向阀2，保证压缩空气不会进入吸
盘，而吸盘中的空气可以进入主通道，压力开关3用于检测真空管路真空度的
大小，根据设定的上下限发出相应的电气信号，滤网4保证工件表面的异物不
会进入真空管路，压缩空气流经管路喷嘴时，将吸盘及管路中的空气带出，形
成负压将物件吸附。释放物件时，电磁阀8复位至下位，电磁阀7动作至上位
压缩空气通过调试阀6进入真空吸盘内腔，破坏吸盘真空，调试阀6调节进入
吸盘腔压缩空气的速率，控制真空破坏的速率。
学士学位论 文 论文题目：履带吸盘式爬壁机器人结构原理的 研究与开发
学院：专业：机械设计制造及其自动化年级：
注：设计（论文）成绩=指导教师评定成绩（30%）＋评阅人评定成绩（30%）＋答辩成绩（40%）
目录 摘要...................................................................................................... I Abstract ............................................................................................. III 第1章绪论 (1) 1.1 爬壁机器人结构原理研究与开发的价值 (1) 1.2 爬壁机器人结构原理研究与开发的现状及趋势 (2) 1.2.1 爬壁机器人结构原理研究的现状 (2) 1.2.2 爬壁机器人结构原理研究的发展趋势 (4) 1.3 几种爬壁机器人结构原理分析与对比 (6) 1.3.1 车轮式磁吸附爬壁机器人 (6) 1.3.2 多吸盘单链爬壁机器人Cleanbot – IV (7) 1.3.3 履带式磁吸附爬壁机器人 (8) 1.4 履带吸盘式爬壁机器人结构原理的研究特色与价值 (8) 1.4.1 履带吸盘式爬壁机器人结构原理的研究特色 (9) 1.4.2 履带吸盘式爬壁机器人结构原理的研究价值 (10) 1.5本章小结 (11) 第2章履带吸盘式爬壁机器人结构方案研究 (11) 2.1 履带吸盘式爬壁机器人的功能要求 (11) 2.1.1 爬壁机器人的工作过程 (11) 2.1.2 爬壁机器人的基本功能 (11) 2.1.3 爬壁机器人的主要设计参数 (12)
真空泵选型 真空泵的作用就是从真空室中抽除气体分子，降低真空室内的气体压力，使之达到要求的真空度。概括地讲从大气到极高真空有一个很大的范围，至今为止还没有一种真空系统能覆盖这个范围。因此，为达到不同产品的工艺指标、工作效率和设备工作寿命要求、不同的真空区段需要选择不同的真空系统配置。为达到最佳配置，选择真空系统时，应考虑下述各点： 确定工作真空范围: ----首先必须检查确定每一种工艺要求的真空度。因为每一种工艺都有其适应的真空度范围，必须认真研究确定之。 确定极限真空度 ----在确定了工艺要求的真空度的基础上检查真空泵系统的极限真空度，因为系统的极限真空度决定了系统的最佳工作真空度。一般来讲，系统的极限真空度比系统的工作真空度低20%，比前级泵的极限真空度低50%。 被抽气体种类与抽气量 检查确定工艺要求的抽气种类与抽气量。因为如果被抽气体种类与泵内液体发生反应，泵系统将被污染。同时必须考虑确定合适的排气时间与抽气过程中产生的气体量。 真空容积 检查确定达到要求的真空度所需要的时间、真空管道的流阻与泄漏。 考虑达到要求真空度后在一定工艺要求条件下维持真空需要的抽气速率。 主真空泵的选择计算 S=2.303V/tLog(P1/P2) 其中： S为真空泵抽气速率(L/s) V为真空室容积（L） t为达到要求真空度所需时间(s)
P1为初始真空度(Torr) P2为要求真空度(Torr) 例如： V=500L t=30s P1=760Torr P2=50Torr 则: S=2.303V/t Log(P1/P2) =2.303x500/30xLog(760/50) =35.4L/s 当然上式只是理论计算结果，还有若干变量因素未考虑进去，如管道流阻、泄漏、过滤器的流阻、被抽气体温度等。实际上还应当将安全系数考虑在内。目前工业中应用最多的是水环式真空泵和旋片式真空泵等 一般的要求是： 1、真空度、真空容积、主要介质、温度、主要容积类设备。 2、真空流入介质及流量、压力、温度、规律。 3、抽气量、抽出气体介质、温度。 4、真空设备的占地面积、自动化程度、真空管道规格 选用真空泵时需要注意事项： 1、真空泵的工作压强应该满足真空设备的极限真空及工作压强要求。如：真空镀膜要求1×10-5mmHg的真空度，选用的真空泵的真空度至少要5×10-6mmHg。通常选择泵的真空度要高于真空设备真空度半个到一个数量级。 2、正确地选择真空泵的工作点。每种泵都有一定的工作压强范围，如：扩散泵为10-3~10-7mmHg，在这样宽压强范围内，泵的抽速随压强而变化，其稳定的工作压强范围为5×10-4~5×10-6mmHg。因而，泵的工作点应该选在这个范围之内，而不能让它在10-8mmHg下长期工作。又如钛升华泵可以在10-2mmHg下工作，但其工作压强应小于1×10-5mmHg为好。
Ξ №.4 西北轻工业学院学报 D ec.1997?18? JOU RNAL O F NOR THW EST I N ST ITU T E O F L IGH T I NDU STR Y V o l .15 真空吸附式爬壁机器人设计 何雪明1 丁毅 朱明波2 (机械工程系) 摘 要 运用壁虎爬行原理,设计构思了真空吸附式爬壁机器人.采用多组橡胶吸 盘将机器人吸附在墙面上,配以简单四杆机构完成其行走功能,从而达到擦洗整个 墙面的目的.该机器人可用于建筑行业和洁净业. 关键词:壁面机器人,真空吸附,蠕行运动 中图法分类号:TQ 242.1(TH 122) 1 引言 目前,瓷砖、玻璃装璜的墙壁均采用人工直接擦洗.因高空擦洗作业具有很大的危险性,因此,研制一种适用于高楼墙壁擦洗的墙壁机器人有着重要的意义. 壁面机器人是集机构学、传感技术、控制和信息技术等科学为一体的高技术产品,自80年代以来在国内外取得了迅速的发展,有的已开始进入实用试验阶段.到1992年底,国外已有不同类型的爬壁机器人研制成功,其中以日本发展最快.国内较早的是哈尔滨工业大学,他们已研制成功壁面爬行遥控检测机器人,采用真空吸附式,通过运载小车使机器人在壁面上下左右自由行走.另外, 上海大学研制了用于高层建筑窗户擦洗的真空吸附足式爬行机器 图1 爬壁机器人总体框架图人.上海交通大学亦于1995年研制了磁吸 附爬壁机器人用于油罐检测. 2 真空吸附式爬壁机器人总体设计 要实现机器人在普通壁面上的自由移 动,必须具备粘着功能与移动功能.常见粘 着功能主要靠吸附即负压吸附实现.根据吸 附力量产生装置不同,又可分为真空泵式、 喷射器式.移动方式一般有轮式、履带式及 足式三种.针对壁面移动机器人的工作条件以及壁面非金属性、金属性等其它原因,经过比较选择了多子真空吸附、足式移动的方案.其吸附性好,结构简单,由于吸盘采用列吸盘组, Ξ收稿日期:1997-05-10 第一作者:男,32岁,硕士 1、2作者单位:无锡江南大学机电系,邮编:214063
在真空泵选型前，我们一定弄清楚几个基础概念： 真空理论上是指容积里面不含有任何的物质。（现实中是不存在真正的真空的）通常把容器内气压低于正常大气压（101325 Pa）的都称之为真空状态。 真空度表示处于真空状态下的气体稀簿程度，通常用压力值来表示。实际应用中，真空度通常有绝对真空和相对真空两种说法。从真空表所读得的数值称真空度。真空度数值是表示出系统压强实际数值低于大气压强的数值，从表上表示出来的数值又称为表压强，业界也称为极限相对压强，即：真空度=大气压强-绝对压强(大气压强一般取101325Pa，水环式真空泵极限绝对压强3300Pa；旋片式真空泵极限绝对压强约10Pa) 绝对真空&相对真空 极限相对压强相对压强即所测内部压强比“大气压”低多少压强。表示出系统压强实际数值低于大气压强的数值。由于容器内部空气被抽，因此内部的压强始终低于容器外部压强。所以当用相对压强或者表压强表示的时候，数值前面须带负号，表示容器内部压强比外部压强低。 极限绝对压强绝对压强即所测内部压强比”理论真空(理论真空压强值为0Pa)”高多少压强。它所比较的对象为理论状态的绝对真空压强值。由于工艺所限，我们无论如何都不能将内部压强抽到绝对真空0Pa这个数值，因此，真空泵所抽的真空值比理论真空值要高。所以当用绝对真空表示时，数值前面无负号。 例如，设备的真空度标为0.098MPa，实际上是-0.098MPa 抽气量抽气量是真空泵抽速的一个衡量因素。一般单位用L/S和m3/h来表示。是弥补漏气率的参数。不难理解，理论下抽一个相同体积的容器，为什么抽气量大的真空泵很容易抽到我们所需的真空度，而抽气量小的真空泵很慢甚至无法抽到我们想要的真空度？因为管路或者容器始终不可能做到绝对不漏气，而抽气量大的弥补了漏气所带来的真空度下降的因素，所以，大气
真空泵基础知识及选型指导 一、基础知识 1、真空的概念 “真空”一词来自拉丁语“vacuum”，原意为“虚无”、“空的”。真空是指在给定空间内低于环境大气压力的气体状态，即该空间内的气体分子密度低于该地区大气压力的气体分子密度，并不是没有物质的空间。水环真空泵应用于低真空（105—103 Pa）领域 2、真空的测量单位 在真空技术中，表示处于真空状态下气体稀薄程度的量称为真空度，可用压力、分子数密度、平均自由程和形成一个单分子层的时间常数等来表征，但通常用气体的压力（剩余压力）值来表示。气体压力越低，表示真空度越高；反之，压力越高，真空度越低。 法定的压力计量单位为帕［帕斯卡］，符号为Pa 1Pa=1N.m-2 此外，还可用真空度的百分数作测量单位。 δ——真空度百分数（%）P——绝对压力（Pa）Pb-P 表示真空压力表读数，表压力（用Pe表示）真空度百分数δ（%）与压力P对照表 3、单位换算 1atm（标准大气压）=1013.25hPa（百帕） 1mmHg（毫米汞柱）=1Torr（托）=1.333 hPa（百帕） 1bar（巴）=1000 hPa（百帕） 1mbar（毫巴）=1 hPa（百帕）
１inHg（英寸汞柱）=25.4mmHg（毫米汞柱）=33.8 hPa（百帕） 4、相关术语 ◇气量——水环真空泵的气量是指入口在给定真空度下，出口为大气压1013.25hPa时，单位时间通过泵人口的吸入状态下的气体容积，m3/min 或m3/h 。 ◇最大气量——水环真空泵的最大气量是指气量曲线上的气量最大值，m3/min或m3/h。 ◇真空度（或称作压力）——水环真空泵的真空泵是指入口处在真空状态下气体的稀薄程度，以绝对压力表示，Pa、hPa、kPa。 ◇极限真空度（或称作极限压力）——水环真空泵的极限真空度是指入口处气量为零时的真空度，Pa、hPa、kPa。 ◇压缩比——吸入压力下气体容积与压缩后气体容积之比 ◇饱和蒸汽压——在给定温度下，某种物质的蒸汽与其凝聚相处于相平衡状态下的该种物质的蒸汽压力。 二、选型指导 真空泵的工作压力应该满足真空设备的极限真空及工作压力要求。通常选择泵的真空度要高于真空设备真空度半个到一个数量级。2BVX、2BEX 系列真空泵吸气压力范围在33hPa——1013.25 hPa之间，在此范围内，气量随吸气压力的不同而变化。根据气量和真空度选择合适的泵。保证工艺要求的真空度或抽走需要排走的气体。泵的工作点尽可能要求在高效区
CRTSⅡ型无砟轨道板真空吊具的设计 ——真空泵选型及吸盘的计算 班级：机0801-3 学号：20080603 姓名：赵仕斌 指导老师：王军
CRTSⅡ型无砟轨道板真空吊具的设计Design of vacuum sling of CRTSⅡballastless track slab 摘要：真空吊具作为CRTSⅡ型无砟轨道板预制的重要装备之一，可将轨道板从模具中平稳安全地脱出并搬运到指定的存 板台座。本文主要介绍了真空吊具的主体结构、工作原理 和作业过程，并且对主梁进行了有限元分析，提出了吸盘 真空系统的建立方案。由于真空吊具的机械化程度高、劳 动强度低等优点，真空吊具的应用不但提高了轨道板的机 械化生产水平，而且保证了轨道板的生产质量。 关键词：真空吊具；吸盘；真空泵；轨道板 0 引言 近年来，真空技术的应用越来越广泛，清洁、高效、经济的真空元件和系统的发展，推动了真空技术在设备自动化中的应用，在CRTS Ⅱ型无砟轨道板制造中即采用了真空技术进行吊装。CRTSⅡ型无砟轨道板是我国在引进的德国无砟轨道结构形式基础上，经过消化、吸收、再创新形成的中国特色轨道板，并广泛应用在京津、京沪、石武等高速铁路上，其标准板长6.45 m，宽2.55 m，厚0.2 m，质量为9 t。轨道板采用工厂化预制生产，由于没有吊装运输用的锚拴，轨道板采用真空技术——真空吊具脱模，以保证轨道板平稳安全地从模具中脱出并搬运到指定地点。 1结构组成与工作原理 1.1 结构组成
图1 真空吊具主体结构 轨道板真空吊具悬挂在桥式起重机上，由主体结构、真空系统、液压系统和辅助部件组成。其中，主体结构有主梁（内腔作为蓄能器）、吸盘、扶手等，
引言 CTP(Computer-to-plate)即脱机直接制版。CTP就是计算机直接到印版，是一种数字化印版成像过程。CTP直接制版机与照排机结构原理相仿。起制版设备均是用计算机直接控制，用激光扫描成像，再通过显影、定影生成直接可上机印刷的印版。计算机直接制版是采用数字化工作流程，直接将文字、图象转变为数字，直接生成印版，省去了胶片这一材料、人工拼版的过程、半自动或全自动晒版工序。以前CTP供版过程大部分靠人工来完成，而且版材位置容易摆放不准确，造成版材不同程度损伤，而且也大大增加了劳工费用。为了解决这一问题，提高CTP的自动化程度，我们在现有的CTP设备上面增加了一套外围自动供版设备，使供版更加的安全和效率，大大的省去了劳动力。该设备主要通过真空泵进行抽气，使抽气端达到真空负压，然后靠在版材附近的吸盘因真空引力来垂直吸附版材，同时排气端对上升一定角度的版材吹气，产生向上的气流，吹落可能连带吸起的版材或者衬纸。 真空泵吸附系统设计 一般真空吸附通过真空发生器进行吸附，如下图所示： 1-减压阀 2-真空供应电磁阀 3-气控换向阀 4-真空发生器 5-真空压力开关 6-过滤器 7-真空电磁破坏阀 8-消声器 9-工作缸
真空发生器系统原理图如图所示, 图中的PV 为供压口，真空供应电磁阀2 通电后，气控换向阀3 左端进气，压缩空气通过气控换向阀3 和真空发生器4 喷射，使真空吸取口Ⅰ产生负压吸住工件。当吸稳工件，真空度达到真空压力开关 5 所设定的压力时，则发出电信号，进行工作。当真空破坏电磁阀7 通电后（真空供应电磁阀2 同时断电），空气经真空破坏电磁阀7、密闭腔Ⅱ处进入真空吸附夹具密封腔，消除真空，释放工件。 但是由于我们要求是用真空泵来产生真空负压，并需要排气端对版材进行吹气，所以真空发生器无法满足要求。一般真空泵吸附物体的整个系统需要有过滤器，电磁阀，消声器等气动元件组成，为了满足真空泵抽气端吸气产生真空负压，排气端吹气产生正压，设计了2套不同气压回路，如图所示： 图1 图1这套回路主要有1-喷嘴、2-气泵、3-两位三通电磁阀、4-过滤器、5-气源、6-减压阀、7-压力表、8-单向阀、9-消音器、10-两位三通电磁阀、11-过滤器、12-吸盘组合、13-版材或者衬纸。当供版系统准备吸附版材时，2-真空泵和10-两位三通电磁阀通电工作，2-真空泵进行抽气，10-两位三通电磁阀换向。气体从12-吸盘进入，通过11-过滤器过滤掉外界气体中的杂质，防止气体的夹带的小颗粒物体损坏和堵塞后面的气动元件。然后推开9-单向阀，进入到6-减压阀，调节6-减压阀来控制回路中气体的压力，从来达到调节吸盘吸附力的效果。吹气时，3-两位三通电磁阀通电换向，气体由5-气源进入经过4-过滤器，对板材进行吹气；而12-吸盘处将不再进行抽气，8-单向阀防止气体回流，保持吸盘附近的回路的真空度。当供版过程完成时，10-两位三通电磁阀通电换向，由于1-吸盘处存在真空负压，气体将从9-消音器进入，调节吸盘中的气压，从而释放工件。为了防止泄气产生噪音加装了9-消声器，减轻整个系统的噪音。该回路的优点是可以调节流量和真空度，针对不同的吸附物体可以调节不同的吸附力，而且具有延时功能，能有效地对版材进行吹气；缺点是由于整个回路中各种气动元件容易产生泄露现象，回路比较复杂，系统协调程度要求比较高。
太原科技大学 2011-2012 学年第 2 学期研究生课程考核 （读书报告、研究报告） 考核科目：机器人技术 学生所在院（系）：浙江大学宁波理工学院 学生所在学科：机械电子工程 姓名：蔡炳清 学号：s2*******
爬壁机器人的研究与进展 摘要：爬壁机器人是移动机器人领域的一个重要分支, 可在垂直壁面上灵活移动, 代替人工在极限条件下完成多种作业任务, 是当前机器人领域研究的热点之一。文中介绍了壁面爬行机器人的用途和传统爬壁机器人的结构、吸附方式、移动方式及其特点，阐述了壁面移动式机器人在国内外的发展概况，并对未来爬壁机器人结构及发展趋势作出预测。 关键字：爬壁，吸附技术，发展趋势 进入21 世纪以来，机器人在各行各业中都得到了广泛的应用和发展，其研究与应用水平已成为一个国家经济实力和科技发展水平的重要标志。爬壁机器人是特种机器人的一种,它把地面移动机器人技术与吸附技术有机结合起来, 是在恶劣、危险、极限等情况下进行特定作业的一种自动化机械装置，如今越来越受到人们的重视。目前, 爬壁机器人主要应用于核工业、石化工业、造船业、消防部门及侦查活动等领域得到了应用。爬壁机器人的应用取得了良好的社会效益和经济效益。经过30多年的发展, 爬壁机器人领域已经涌现出一大批丰硕的成果,特别是20世纪90年代以来, 国内外在爬壁机器人领域中的发展尤为迅速。近年来, 由于多种新技术的发展, 爬壁机器人的许多技术难题得到解决, 极大地推动了 爬壁机器人的发展, 特别是小型爬壁机器人成为机器人领域的一个研究热点。 1 传统爬壁机器人的结构、吸附方式、移动方式及其特点 爬壁机器人必须具有两个基本功能:在壁面上的吸附功能和移动功能。传统爬壁机器人按吸附功能可分为真空吸附和磁吸附两种形式:真空吸附法又分为单吸盘和多吸盘两种结构形式，具有不受壁面材料限制的优点，但当壁面凸凹不平时，容易使吸盘漏气，从而使吸附力下降，承载能力降低;磁吸附法可分为电磁体和永磁体两种，电磁体式维持吸附力需要电力，但控制较方便。永磁体式不受断电的影响，使用中安全可靠，但控制较为麻烦。磁吸附方式对壁面的凸凹适应性强，且吸附力远大于真空吸附方式，不存在真空漏气的问题，但要求壁面必须
选型 1.吸附物的探讨 请探讨下列事项。 ①吸附物的特性 表面状态，有无通气性，厌静电，厌铜离子，形状是否变化（纸张，塑料）。 ②吸附物的形状 吸附面的大小，平坦度（曲面的状态），形状（正方体，球体，圆筒状） ③吸附物的重量 ④吸附物的起吊方向：水平起吊，垂直起吊 2.选择吸盘 1)设定真空压力 设定时根据真空源的规格留出余量。 空霸睦（喷射式真空发生器）时，大致定为-66.6Kpa。但如果吸附物有通气性，表面状态粗糙时，真空压力不会上升，则需要另行试验，请事先与本公司协商。 2）计算吸盘的直径 吸盘形状为圆形时，按照下列公式计算吸盘的直径
D：需要的吸盘直径（mm） M：吸附物的重量（kg） S:：安全系数水平起吊：S＝4 垂直起吊：S＝8 n：吸盘的个数 P：真空压力（-KPa） 注：重量（M）乘以9.8N即为所需要的吸附力。 考虑到吸附物的可吸附尺寸（面），所选的吸盘直径应设定为大于根据目录所得出的所需吸盘直径（D） 因吸盘在吸附时会变形，吸盘的外径将增加10%左右，所以选择时，请考虑到此点，不要使吸盘从吸附物的边缘露出。 求出的吸盘直径如超出产品目录上数值时，请按照2个以上计算。 如果吸盘不是圆形的，请另行与本司协商。 计算例：水平起吊计算圆形吸盘的直径。 安全系数：因是水平起吊，所以S＝4 吸附物重量：M＝0.5kg 真空压力：P＝-0.7kPa 吸盘个数：n=1个 吸盘直径应该选择￠20 因为真空压力会使吸盘变形，所以吸附面积要比吸盘直径小。变形度根据吸盘的材质，形状，橡胶的硬度而有区别，因此，在计算得出吸盘直径时需留出余量。安全系数中包括变形部分。 吸附面积根据吸盘直径计算吸附面积。
非标机械设计与管理 非标机械有别于传统机械设计，非机械设计有时间性限制，设计周期要短，设计要简洁、准确、安全、可靠及满足客户合理的专业性要求，用户对非标机械的设计往往有许多的要求，包括合理和不合理的，这是一项挑战性的工作，在此我们对非标设计进行探讨。 设计产品的分类。要弄清所设计的机械属于成熟型的非标机械还是非成熟型的非标机械，所谓成熟型的非标机械是指哪些工作原理清晰，机械结构较为通用，甚至有产品样板可以模仿的产品；所谓非成熟产品是指工作原理比较复杂，机械结构不通用，更严重的是连客户都未完全了解其产品的整个生产工艺，或者是客户正在试验使用未成熟的生产工艺，而要设计一些机械来满足生产工艺要求，所以，非成熟产品设计就会有难度性高、不确定性和风险性的特点。除了以上的因素外，企业已经拥有的成熟技术也是一个重要因素，某些订单产品对于拥有成熟技术的公司来说属于成熟的产品，对于完全未涉足过该领域的企业来说则属于非成熟产品，要具体分析。 成熟产品的设计。成熟非标机械设计可以分为三类，第一、主机相同，夹具和辅件不同，这类型的设计较简单，只要消化好主机和辅件的作用就行了；第二、主机的规格要放大或缩小，动力要变化，那就需要将产品的结构和动力重新考虑，例如企业有30吨压力的四柱压机，现在客户要订造一台60吨四柱压机，这样，在结构形式、液压油路和电路相同的情况下，我们就要对框架进行力学分析计算，重新选择框架用料大小，另外，液压缸、液压泵、液压阀等重新选型；第三、主机不同，部件相同，那就要根据成熟的部件进行组合设计，达到客户要求，这样则尽可能采用成熟的部件，对特别设计部分进行设计，并提早对特别设计部分进行试验，另外，使用三维图对整体进行组装，在图中对运动部件进行仿真运动，确认总体结构成功。 非成熟产品设计。非成熟产品设计分成三类，第一、单机类，主机较简单，但本企业对该产品不了解，客户提供较详细资料，甚至包括样机。针对这类型的设计，企业要对目前样机工作内容、工作原理、采用的结构进行详细分析后进行设计；第二、组合机类，主机较为复杂，部分结构可以使用企业成熟的结构，总
履带吸盘式爬壁机器人结构原理的研究与开发
学士学位论文 论文题目：履带吸盘式爬壁机器人结构原理的 研究与开发 姓 名 学 院 专 业 年 级 指导教师 分类号： 密 级： 单位代码：
学院：专业：机械设计制造及其自动化年级： 注：设计（论文）成绩=指导教师评定成绩（30%）
＋评阅人评定成绩（30%）＋答辩成绩（40%）
目录 目录 摘要................................................................ I Abstract .......................................................... III 第1章绪论 (1) 1.1 爬壁机器人结构原理研究与开发的价值 (1) 1.2 爬壁机器人结构原理研究与开发的现状及趋势 (2) 1.2.1 爬壁机器人结构原理研究的现状 (2) 1.2.2 爬壁机器人结构原理研究的发展趋势 (3) 1.3 几种爬壁机器人结构原理分析与对比 (4) 1.3.1 车轮式磁吸附爬壁机器人 (5) 1.3.2 多吸盘单链爬壁机器人Cleanbot – IV (6) 1.3.3 履带式磁吸附爬壁机器人 (6) 1.4 履带吸盘式爬壁机器人结构原理的研究特色与价值 (7) 1.4.1 履带吸盘式爬壁机器人结构原理的研究特色 (8) 1.4.2 履带吸盘式爬壁机器人结构原理的研究价值 (8) 1.5本章小结 (9) 第2章履带吸盘式爬壁机器人结构方案研究 (11) 2.1 履带吸盘式爬壁机器人的功能要求 (11) 2.1.1 爬壁机器人的工作过程 (11) 2.1.2 爬壁机器人的基本功能 (11) 2.1.3 爬壁机器人的主要设计参数 (12) 2.2 爬壁机器人移动机构方案设计 (13) 2.2.1 履带的结构形式 (13) 2.2.2 履带与履带轮的联结 (14) 2.2.3 履带吸盘式爬壁机器人壁面适应能力分析 (15) 2.3 爬壁机器人吸附机构方案设计 (17) 2.3.1 吸盘式吸附机构方案设计 (18) 2.3.2 吸盘机构设计 (19) 2.3.3 吸盘式爬壁机器人吸附安全性研究 (20)
2010–2011浙江省通用技术高考模拟试卷1 说明：1．本试卷分为试卷I（选择题）和试卷II（非选择题），全卷共27小题，满分100分。考试时间90分钟。 2．请将正确的答案和解题过程写在答题卷相应的方框内，考试结束只交答题卷。 试卷I 一、选择题（本大题20小题，每题2分，共40分。在给出的四个选项中，选出一个最佳选项。） 1．现在，许多技术先进的船只上都装备了全球定位系统，但用指南针和观星的方法导航仍然是船员必须掌握的基本技能。以下说法错误的是（ D ）A．这说明技术是在不断发展的 B．这说明技术不是简单的替代 C．为了满足时代的发展，更先进的技术得到了广泛的使用 D．这说明技术具有两面性 2．运动服装既能显露出蓬勃的朝气，又能张扬好动的青春活力（如图所示），深受许多学生们的喜受，运动服装选择的布料往往比一般衣服的材料具有更大的伸展性（弹性），这主要为了考虑（ B ） A．普通人群与特殊人群 B．静态的人与动态的人 C．人的生理需求与人的心理需求 D．信息的交互 3．卡拉OK此项发明改变了全世界无数人的娱乐生活，在当今社会非常盛行（如图所示）。但它的发明者日本人井上大佑先生并没有因此而富起来，因为他推出自己作品前，事先没有做以下哪件事（ C ） A．明确问题 B．设计的交流 C．申请并获取专利 D．技术更新 4．随着半导体材料技术的出现，推动了现代电子、通讯、网络技术的迅速发展，各种款式新颖、经济实用、功能强大的电子产品被设计出来。这主要反映了技术与设计的什么关系（ A ） A．技术发展对设计产生重要影响 B．设计是技术发展的重要驱动力 C．技术无需设计，可以任意发展 D．技术的发展需要设计 5．如图所示是各种剪刀，这些剪刀的设计主要体现了设计的（ C ） A．综合原则 B．经济原则 C．实用原则 D．美观原则 发剪解剖剪家用剪刀枝剪 6．在设计如图“中学生使用的台灯”过程中，有如下环节： ①进行稳定性、绝缘性能等方面试验 ②通过设计分析，制定并筛选出最佳设计方案 ③制作台灯原型 ④对各班进行问卷调查，包括同学们喜欢的造型、色彩、附加功能等 以下先后顺序正确的是（ A ） A．④②③① B．②④③① C．④③①② D．②④①③ 7．某设计师设计出一图纸后，并标注其比例是10：1，某边长的实际长度是200mm，他需要在图形中标注此边长，应标注为（ B ）A．20 B．200 C．2000 D．200cm 第3题图 第6题图 第2题图
1 传统爬壁机器人的结构、吸附方式、移动方式及其特点 爬壁机器人必须具有两个基本功能:在壁面上的吸附功能和移动功能。传统爬壁机器人按吸附功能可分为真空吸附和磁吸附两种形式:真空吸附法又分为单吸盘和多吸盘两种结构形式，具有不受壁面材料限制的优点，但当壁面凸凹不平时，容易使吸盘漏气，从而使吸附力下降，承载能力降低;磁吸附法可分为电磁体和永磁体两种，电磁体式维持吸附力需要电力，但控制较方便。永磁体式不受断电的影响，使用中安全可靠，但控制较为麻烦。磁吸附方式对壁面的凸凹适应性强，且吸附力远大于真空吸附方式，不存在真空漏气的问题，但要求壁面必须是导磁材料，因此严重地限制了爬壁机器人的应用环境。 爬壁机器人按移动功能分主要是吸盘式、车轮式和履带式。吸盘式能跨越很小的障碍，但移动速度慢;车轮式移动速度快、控制灵活，但维持一定的吸附力较困难;履带式对壁面适应性强，着地面积大，但不易转弯。而这三种移动方式的跨越障碍能力都很弱。 2 国内外壁面爬行机器人的发展概况 自1966年日本的西亮教授研制出第一个爬壁机器人以来,爬壁机器人在日本得到蓬勃发展。之后, 英国、西班牙、美国、德国和俄罗斯等国也相继研制出多种爬壁机器人样机。20 世纪80年代以来, 国内许多院校和科研单位也在爬壁机器人领域取得了长足的发展, 研制了多种型号的爬壁机器人。 2.1 国外爬壁机器人发展概况 爬壁机器人是一种能够在壁面爬行作业的极限作业机器人，它是集机构学、传感技术、控制和信息技术等为一体的高技术产品，世界机器人大国日本在极限作业机器人研究方面尤为积极。在过去的几十年里，爬壁机器人技术在世界范围内得到迅速发展，也相继研制出了不同种类的样机，有些已经投入实用。在这一领域，日本取得的成绩突出，美国、英国、法国、意大利、西班牙、澳大利亚、韩国等国也在不断深入研究。 早在1966年，在日本大阪府立大学工学部任讲师的西亮，就利用电风扇进气侧低压空气产生的负压作为吸附力制作了一台垂直壁面移动机器人的原理样机，这被看作是爬壁机器人研究的开端。日本应用技术研究所研制出了车轮式磁吸附
真空泵系统工艺设计计算及选型 【摘要】真空泵广泛应用于精馏、干燥、过滤等工艺过程，为了满足工艺过程中真空度的要求以及选择合适的真空泵，合理确定空气泄漏量、工艺抽气量、管道压力损失等因素就显得尤为重要，因此本文主要介绍真空泵系统的工艺设计计算及选型。 【关键词】真空泵系统抽气量工艺计算选型 1 真空系统设计基础 1.1 空气泄漏量估算 对真空系统的空气泄漏量最好是有试验测定，但对一个新的设计或不能进行试验的场合，只能通过估算求得，目前主要有以下几种方法： 1.1.1？根据接头密封长度进行的泄漏量估算？ 按接头密封质量分别估算泄漏量：非常好，泄漏量0.03 kg/（h·m）；好，0.1 kg/（h·m）；正常，0.2 kg/（h·m）。 2 真空泵选型计算 （1）根据真空系统的真空度和泵进口管道的压降，确定泵吸入口处的真空度； （2）根据表1、表2或者式（1）估算空气泄漏量； （3）根据工艺条件确定工艺物料抽气量； （4）根据式（4）确定真空泵总抽气量； （5）选择管径并判断管道压降是否满足工艺要求； （6）由式（5）计算真空系统的抽气速率Se。 现以山东民基2.5万吨/年氯乙酸项目中轻组分塔真空系统设计为例，说明真空泵计算及选型过程。该系统要求塔顶冷凝器操作条件为18℃，9kPa，要求冷凝器到真空泵入口的压力降小于1kPa，冷凝器中的液相物料含量为90.2wt%醋酸，5.53 wt%氯乙酸，4.27 wt%水。换算为摩尔质量含量为83.5mol%醋酸，3.23mol%氯乙酸，13.27mol%水。18℃时醋酸、氯乙酸、水的饱和蒸汽压分别为：1.38kpa、0.015kPa、2.06kPa。
科研、医疗、实验室、仪器仪表等行业常常要采用微型气泵来进行物体吸附，但微型气泵有微型真空泵、气体取样泵、微型气体循环泵、微型抽气打气两用泵等多种形式，具体该怎么选型呢？ 把微型真空泵用于物体吸附时，实际上是用泵对吸盘抽真空后吸住物体，因此，必须选择真正意义上的微型真空泵，如VAA、PK、PC、VCA、VCH、PH等系列产品，而不能选用气体取样泵。 从理论上可以计算吸附力的大小。公式如下： F≈10-2(101－P绝对压力)S吸盘面积 上式中， F：理论吸附力大小，单位：Kgf(公斤力) P：绝对压力：为微型真空泵的绝对真空度，单位取：KPa(千帕) S：吸盘面积：为吸盘有效面积，单位取：cm2(平方厘米) 例如：有种微型高负压泵VCH，它的绝对压力(真空度)为：10KPa，假设吸盘有效面积为：1平方厘米，则理论上能提供的抽吸力压强就是： 0.01×(101－10) ×1＝0.11 Kgf/ cm2 即用这个吸盘，VCH理论上能在垂直方向吸附住0.91公斤重的物体！ 如果吸盘有效面积为：2平方厘米，则可以吸附住0.91×2公斤重的物体； …… 如果换成PH，则理论上能提供的抽吸力压强就是： 0.01×(101－25) ×1＝0.76 Kgf/ cm2 实际使用中，常常有人用微型真空泵来吸附纸片等轻薄物体，则可以用VM、VAA(等真空度低一些的。 另外，从上式可以看到，吸附力的大小理论上与泵的流量无关，但在实际使用中与流量参数是相关的。 原因如下：因为气路系统不可能做到理论密封，总有一定的泄漏。在这种情况下，微型真空泵的流量越大，泄漏量所占的比例越小，越有利于泵维持较高的真空度，从而得到更大的吸附力。比如，有2台极限真空度相同的泵，A泵流量为1 L/min，B泵流量为20 L/min，同样在0.1 L/min的泄漏情况下，A泵的真空度会降低很多，因为0.1 L/min的泄漏对它而言太大了。但0.1 L/min的泄漏对B泵来说不算什么，仍然可以维持较高的真空度。因此，虽然二者真空度相同，但在实际中，B泵产生的吸附力更大。 因此，泵选型时必须同时考虑真空度和流量两个指标，只重视真空度指标是不切实际的。参考资料：https://www.doczj.com/doc/e515021738.html,
真空泵的选型及常用计 算公式 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1
真空泵选型 真空泵的作用就是从真空室中抽除气体分子，降低真空室内的气体压力，使之达到要求的真空度。概括地讲从大气到极高真空有一个很大的范围，至今为止还没有一种真空系统能覆盖这个范围。因此，为达到不同产品的工艺指标、工作效率和设备工作寿命要求、不同的真空区段需要选择不同的真空系统配置。为达到最佳配置，选择真空系统时，应考虑下述各点： 确定工作真空范围: ----首先必须检查确定每一种工艺要求的真空度。因为每一种工艺都有其适应的真空度范围，必须认真研究确定之。 确定极限真空度 ----在确定了工艺要求的真空度的基础上检查真空泵系统的极限真空度，因为系统的极限真空度决定了系统的最佳工作真空度。一般来讲，系统的极限真空度比系统的工作真空度低20%，比前级泵的极限真空度低50%。 被抽气体种类与抽气量 检查确定工艺要求的抽气种类与抽气量。因为如果被抽气体种类与泵内液体发生反应，泵系统将被污染。同时必须考虑确定合适的排气时间与抽气过程中产生的气体量。 真空容积 检查确定达到要求的真空度所需要的时间、真空管道的流阻与泄漏。 考虑达到要求真空度后在一定工艺要求条件下维持真空需要的抽气速率。 主真空泵的选择计算 S=tLog(P1/P2) 其中： S为真空泵抽气速率(L/s) V为真空室容积（L）
t为达到要求真空度所需时间(s) P1为初始真空度(Torr) P2为要求真空度(Torr) 例如： V=500L t=30s P1=760Torr P2=50Torr 则: S=t Log(P1/P2) =30xLog(760/50) =s 当然上式只是理论计算结果，还有若干变量因素未考虑进去，如管道流阻、泄漏、过滤器的流阻、被抽气体温度等。实际上还应当将安全系数考虑在内。 目前工业中应用最多的是水环式真空泵和旋片式真空泵等 一般的要求是： 1、真空度、真空容积、主要介质、温度、主要容积类设备。 2、真空流入介质及流量、压力、温度、规律。 3、抽气量、抽出气体介质、温度。 4、真空设备的占地面积、自动化程度、真空管道规格 选用真空泵时需要注意事项： 1、真空泵的工作压强应该满足真空设备的极限真空及工作压强要求。如：真空镀膜要求1×10-5mmHg的真空度，选用的真空泵的真空度至少要5×10- 6mmHg。通常选择泵的真空度要高于真空设备真空度半个到一个数量级。 2、正确地选择真空泵的工作点。每种泵都有一定的工作压强范围，如：扩散泵为10-3~10-7mmHg，在这样宽压强范围内，泵的抽速随压强而变化，其稳定的工作压强范围为5×10-4~5×10-6mmHg。因而，泵的工作点应该选在这个范围之
真空吸盘吊具 一.真空吸盘吊具的用途 1. 有色金属行业：铝锭、铝中厚板、飞机板、铜板、铜锭、铜卷、镁合金板材； 2. 钢铁行业：钢锭、钢板、钢管、钢卷、锻件； 3. 混凝土行业：混凝土预制构件、水泥板、片、柱、桩、桥梁、框架； 4. 原材料行业：造纸、铝加工、木材加工、塑料加工等； 5. 加工行业：机床、家电、玻璃、客车； 各行各业都有应用，使用条件略有不同。 二．真空吸盘吊具的使用条件限制 1. 被吸附的物体应无透气的孔洞（漏气）； 2. 物体表面的沟槽应无直角； 3. 被吸附物的表面应无冰层； 4. 物体本身应应不是透气的物质（如松软透气的木箱，刨花板、海绵板）。 三.真空吸盘吊具的结构 1.载体： 因为真空吊具仅仅是吊具当中的一种形式，因此，它必须依托载体之上才能举升和移动物体；例如：行车（天车），起重机，装载机、挖掘机、叉车还有自制的悬臂和支架等等。 2.使用形式： A：一种是大型的（工程级），工程施工，安装大型设备，搬运大批货物等等；一般在1吨以上，欧洲技术先进的厂家能制造起吊能力80吨位的吊具。 B：另外有小型的（工艺级），它的横梁既作为储能器，又是支撑架或悬臂，这类吊具一般在车间当作机械手使用，是别的吊具所不能达到目的或效率的机械手；例如：搬运纸箱，薄板（铝板、合金板、纸板等）、木材、玻璃、塑料板、石材及其它致密材料；属于轻型的大约100公斤到1吨左右，是为了减轻劳动强度，或者别的吊具没法实现其功能所采用的，有些是因为被搬运的物体表面不能划伤或有痕迹而采用的（如加工好的产品，家用电器，家具等） 3.结构形式： A：真空吸盘：根据工件的形状和重量，选用不同的吸盘；矩形的，不规则形状的（如抛物面曲线，弧度，扇形等等）； B: 控制单元：配有控制单元，可以实现吸取，提升和释放功能；也可以加装PC 计算机实现自动化控制，与别的设备联机使用； C: 提升单元： ①有柔性的，装有提升管可以伸缩，从而实现工件的提升和移运； ②有硬性的，加装在叉车，装载机上，工件的提升和移运由这些设备完成。 D: 真空泵和真空鼓风机：作为真空气源，（对真空储存罐施以负压，保持真空度）；E: 真空气管（高压）用以传导气源来的气，实现动力的传导； F：过滤器单元：对来自吸盘（工件）的灰尘，杂物进行过滤，以保持真空储存器内部气体的洁净； G：另外还有控制开关和按钮，止泄阀，传感器等部件，起相关的作用。
摘要 摘要 近年来，随着社会的发展，楼层越来越高，使用玻璃幕墙的楼房也越来越多，避免清洗时一个很重要的问题，传统的方式多数为人工，或者是采用电缆从楼顶将机器人吊下，工作效率偏低，危险性高，于是清洗用爬壁机器人应运而生，本文的任务就是设计一种能够在壁面上吸附行走的清洗爬壁机器人。 本文在简单介绍爬壁机器人的国内外研究现状的基础上，基于三维软件PROE 对四轮式真空吸附爬壁机器人的本体机构进行了设计，对一些关键部分进行了设计计算及校核计算，重点是爬壁机器人的移动结构、吸附结构和驱动系统的设计计算。 本文设计的爬壁机器人采用四轮式小车形状结构，结构简单；采用真空吸盘吸附方式，设计一个月牙形的真空舱，利用机械结构完成机器人真空吸盘的吸附与排气控制，避免在每个真空吸盘配备传感器的需要，降低了控制难度；采用后轮驱动，一个电机驱动两个后轮，后轮带动前轮完成机器人的行走，使用蜗轮蜗杆传动装置作为减速器；采用地面供电，地面提供负压的方式；机器人可以在水平面或者垂直表面直线行走。 关键词：真空吸附蜗轮蜗杆机构电机驱动四轮式小车
ii Abstract Abstract In recent years, with the development of society, more and more floors, with glass curtain wall building more and more to avoid cleaning a very important issue, most of the traditional way of artificial, or a cable from the top of the building will be used under the robotic crane, low efficiency, high-risk, then cleaned with a wall-climbing robot came into being, this task is to design a walk on the adsorption to the wall climbing robot for cleaning. This paper briefly wall-climbing robot based on the research status, based on three-dimensional software, PROE, four-wheel vacuum on wall-climbing robot body bodies were designed, carried out on some key satisfied with the design calculation and checking terms, focusing on the mobile climbing robot structure, adsorption structure and drive system design and calculation. This designed wall-climbing robot car with four-wheel-type shape of the structure, simple structure; by vacuum suction adsorption, design of a crescent-shaped vacuum chamber, the completion of the mechanical structure of robot vacuum suction of the adsorption and emission control, to avoid each a vacuum suction cups equipped with sensors need to reduce the difficulty of control; with rear-wheel drive, a motor drive two rear wheels, rear wheel drive front wheel complete the robot walk, use a worm gear reducer; use of ground power the ground to provide negative pressure means; robot can walk straight horizontal or vertical surface. Keywords: