一种新型爬杆机器人的结构设计与分析

某爬缆机器人结构分析及改进爬缆机器人是一种专门用于爬行和维修高塔或高架桥等结构的机器人。

其主要组成部分包括机身、爬行机构、爬缆机构、维修工具及控制系统等。

首先，机身是整个机器人的基础结构，需要具备足够的稳定性和强度，以支撑机器人的重量并保证其正常行走。

机身应采用轻量化的材料，同时应考虑到强度和刚度的需求。

可以采用铝合金或碳纤维等材料来制造机身，以提高机器人的载重能力和稳定性。

其次，爬行机构是机器人爬行的主要部分，它需要能够自由灵活地移动在高塔或高架桥等结构上。

传统的爬行机构采用履带和蜘蛛腿两种形式，但存在重量大、成本高、占用空间大等问题。

可以考虑采用轮轨式爬行机构，它可以通过自由滚动的方式来爬行，减少摩擦力，提高机器人的运动效率和稳定性。

第三，爬缆机构主要用于保证机器人在高塔或高架桥等结构上的稳定爬行。

传统的爬缆机构多采用钳夹式或盘形式，但存在操作复杂、稳定性差等问题。

可采用磁吸力爬缆机构，通过电磁吸力产生附着力，以实现在缆线上的稳定爬行。

磁吸力爬缆机构需要结合机器人的重量和设计强度来确定磁力的大小，以保证机器人的稳定行走。

此外，维修工具是机器人维修工作的关键部分，应根据实际需要选择合适的工具，如摄像头、焊接工具、夹子、螺丝刀等。

这些工具需要具备良好的灵活性和操作性，以满足不同维修任务的需求。

同时，机器人应配备一个自动化的机械臂，用于完成复杂的维修工作，如焊接、切割等，提高机器人的维修能力和效率。

最后，控制系统是整个机器人的大脑，负责控制机器人的行动和工作。

控制系统应具备稳定性、精确性和灵活性。

可以采用传感器来获取环境信息，如高度、角度、温度等，以实时监测机器人的状态。

同时，应采用先进的控制算法，如PID控制、自适应控制等，对机器人的运动进行精确控制，保证其稳定爬行和维修工作的准确性和安全性。

综上所述，对爬缆机器人的结构进行分析和改进，可以从机身、爬行机构、爬缆机构、维修工具及控制系统等方面入手。

带电作业爬杆机器人的设计与研究发布时间：2023-07-10T07:57:01.331Z 来源：《科技潮》2023年12期作者：周迪[导读] 在电力线路的检修过程中，需要将杆塔进行停电，并对杆塔进行检修和维护工作。

国网瑞嘉（天津）智能机器人有限公司 300450摘要：介绍了一种带电作业爬杆机器人，并对其运动控制系统和安全保护系统进行了分析研究。

采用多模块并联组合方式设计了爬杆机器人的运动控制系统，该系统可以实现对爬杆机器人的精确控制和安全保护。

对所设计的爬杆机器人进行了物理样机试验，试验结果表明，该爬杆机器人可以在多种不同材质的悬臂式结构上运动，并能够实现悬臂式结构的上下升降、平移和旋转功能。

研究结果表明，所设计的爬杆机器人可以在悬臂式结构上实现各种功能，能够很好地完成带电作业工作；研究结果对电力线路检修工作具有重要的应用价值。

关键词：带电作业；机器人；设计引言在电力线路的检修过程中，需要将杆塔进行停电，并对杆塔进行检修和维护工作。

带电作业是指在不停电的情况下，利用绝缘工具、绝缘物品或其他绝缘工具对线路上的杆塔进行检修和维护，以保证电网运行的安全。

目前国内带电作业发展较为缓慢，在国内一些城市和地区已经出现了带电作业机器人。

其中一些机器人具有控制灵活、适应性强等特点，但也存在体积较大、重量较重等不足；另外一些机器人虽然可以实现自动化操作，但在空间狭小的环境下无法有效地完成工作任务。

因此，研制一种能在恶劣环境下工作、能够在空间狭小的环境中工作的带电作业爬杆机器人显得尤为重要。

本文主要研究了一种能够在悬臂式结构上实现各种功能的带电作业爬杆机器人。

该爬杆机器人主要由运动控制系统和安全保护系统两部分组成。

在运动控制系统方面，采用模块化组合方式设计了爬杆机器人的运动控制系统，该运动控制系统包括运动控制器、传感器采集单元和数据处理单元三个部分。

其中，运动控制器主要完成对机器人运动方向的控制；传感器采集单元负责检测爬杆机器人当前位置以及姿态数据；数据处理单元主要完成对采集到的数据进行分析处理，并将结果反馈给运动控制器；数据处理单元主要完成对机器人当前位置和姿态数据的分析处理。

爬杆作业机器人设计1．选题背景及其意义随着国民经济的飞速增长，人民生活水平的提高，城镇中随之矗立起无数电线杆、路灯杆、大桥斜拉钢索等高层建筑。

这些高层建筑壁面多采用油漆、电镀、玻璃铜结构等，长期以来会形成灰尘层，酸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。

它们通常高5-30米，有的甚至高达百米，会给操作人员带来不便和危险。

因此本课题拟设计一爬杆机器人，可以在没有障碍的光杆上爬行，代替人工进行这些高空危险作业，从而把人从危险、恶劣、繁重的劳动环境中解脱出来。

具有良好的经济效益和社会效益。

2 文献综述（国内外研究现状与发展趋势）机器人技术是近30年来迅速发展起来的一门综合学科。

它综合了力学、机构学、机械设计学、计算机工程、自动控制、传感技术、电液驱动技术、人工智能、仿生学等学科的有关知识和最新研究成果，代表了机电一体化的最高成就。

尤其是进入80年代以来，机器人技术的进步与其在各个领域的广泛应用，引起了各国专家学者的普遍关注。

许多发达国家均把机器人技术的开发、研究列入国家高新技术发展计划。

移动机器人作为机器人学的一个重要分枝，其研究工作始于20世纪60年代。

移动机器人的最成功应用是自动化生产系统中的物料搬运，用于完成机床之间、机床与自动仓库之间的工件工具传送。

移动机器人的运动灵活性能，大大增加了生产系统的柔性和自动化程度。

现在，移动式机器人的研究开发除上述应用外，还涉及许多其他应用领。

如在建筑领域完成混凝土的铺平、壁面的装修、检查和清洗：采矿业中行隧道的掘进和矿藏的开采、农林业中从事水果采摘、树枝修剪、圆木搬运；军事上用于探测侦察、爆炸物处理。

福利方面进行盲人引导，病员护理等。

爬行机器人是机器人大家族中的一员，爬升机器人因为需要克服重力的作用而可靠地依附于爬升表面上并自主移动，完成特定条件下的作业，区别于平面移动机器人，故爬升机器人是机器人领域的一个重要研究分支，从运动方式上来表征的一种机器人，形式是多种多样的。

管道攀爬机器人结构设计及行走动力特性分析一、结构设计：1.机器人主体结构：管道攀爬机器人的主体结构一般由多个可伸缩的模块组成，每个模块包括一个电机、行走轮和一个伸缩杆。

2.伸缩机构：机器人通过伸缩杆来适应不同管道尺寸。

伸缩杆一般采用多节设计，每个节段之间通过齿轮或链条进行连接，以实现伸缩功能。

3.行走轮和传动机构：机器人采用行走轮来实现在管道内的行走。

行走轮通常由橡胶材料制成，提供良好的摩擦力。

传动机构一般为电机与行走轮的传动装置，通常采用齿轮传动或链条传动。

4.控制系统：机器人的控制系统包括传感器、执行器和控制器。

传感器可以感知机器人的位置、姿态和环境条件等信息，以便进行自主导航和任务执行。

执行器包括电机和伸缩杆等组件，用于控制机器人的运动和伸缩。

控制器负责接收传感器信息，并根据预设的算法控制机器人的运动。

二、行走动力特性分析：1.爬行速度：管道攀爬机器人的爬行速度取决于行走轮的直径、电机的转速和传动机构的设计等因素。

一般来说，机器人爬行速度应该足够快，以提高任务完成效率。

2.负载能力：机器人承载工具和传感器进行任务执行，因此需要具有较大的负载能力。

负载能力的大小与机器人的结构强度和设计参数有关。

3.自稳定性：机器人在管道内行走时需要具备较好的自稳定性，以应对管道内的复杂环境。

自稳定性主要通过控制系统实现，通过传感器检测机器人的姿态和环境条件，并及时做出调整。

4.能耗与动力供应：管道攀爬机器人通常采用电池供电，因此需要考虑能耗和续航时间。

一般通过优化结构设计和控制算法，减小阻力和能耗，延长电池寿命。

5.适应性：管道攀爬机器人需要适应多种管道的尺寸和形状。

因此，其结构设计应具有一定的自适应性，能够根据管道的不同尺寸进行伸缩和调整。

综上所述，管道攀爬机器人的结构设计和行走动力特性是保证机器人能够在管道内进行任务执行的关键要素。

通过合理的结构设计和动力调节，可以使机器人具有较高的工作效率和可靠性，适应不同尺寸和形状的管道。

++ 爬杆机器人理论方案设计说明书学校名称：中国计量学院学生队长：学生队员：指导教师：联系方式：二0 0五年一月目录一．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。

2．路面行走结构在地上行走，我们通过装在下手臂上的三个车轮来实现地面上的行走，动力由后车轮上的两个电机来提供，用两个电机主要是为了能实现走弯路，具体的三视图形如下：图2 底部车轮结构2 机器手臂的设计图3 机械手的结构我们设计的这个机器手采用了曲柄滑块机构，A，B，C点处安装了橡胶皮，1，2两点固定在支撑板上，当滑块W向前移动时，根据杆子的结构，A，B，C点将向中心收缩，产生一个收缩的趋势，就抓紧杆件。

当滑块W 向后移动时，A，B，C点会张开，即松开杆件。

再配合机构的移动构件，机械手就能很好的实现上升和下降。

攀爬机器人结构设计论文攀爬机器人是一种特殊的机器人，其主要用途是在复杂环境中进行探索和检测。

其设计需要考虑其结构特点和机器人本身的技术特点，以确保其能够稳定地攀爬并完成任务。

本文将讨论攀爬机器人结构设计的一般原则和具体要求，以帮助我们更好地理解和认识这种机器人的设计。

一、攀爬机器人的结构特点攀爬机器人主要包含两个部分：底盘和攀爬机构。

底盘用于提供机器人的稳定性和移动能力，而攀爬机构则用于机器人在攀爬时的定位和支撑。

由于攀爬机器人的应用环境通常都很恶劣，例如高空、崎岖不平的地形、狭小的空间等，因此在设计中需要考虑以下几个方面的问题：1. 机器人的受力问题攀爬机器人在攀爬时，往往需要承受较大的重量和惯性力。

因此，在结构设计中需要采用高强度、轻量化的材料和结构形式，同时考虑机器人内部的支撑和固定。

2. 机器人的稳定性问题攀爬机器人在攀爬过程中，因为受到的外力和持续控制的偏差等因素的影响，很容易出现晃动和失稳问题。

因此，设计中需要考虑机器人的自我稳定性和机械性能。

3. 机器人的定位问题攀爬机器人在攀爬过程中，需要对其位置和姿态进行精准的定位和控制，以确保其能够准确地完成任务。

因此，在设计中需要考虑使用可靠且高精度的定位和控制系统。

二、攀爬机器人结构设计的一般原则攀爬机器人的结构设计需要考虑诸多因素，因此需要遵循以下一般原则：1. 结构应具有良好的设计安全性能，确保机器人可以在复杂的环境中安全地运行和攀爬。

2. 结构应具有良好的适应性和可变性，以应对不同环境和任务的需求。

3. 结构应具有良好的稳定性，以确保机器人在攀爬过程中可以保持稳定和平衡。

4. 结构应具有良好的可维护性和易修复性，以便在需要时更换或修理部件。

5. 结构应具有良好的工艺性能和经济性能，以确保整个结构可以在一定的成本范围内生产和维护。

三、攀爬机器人结构设计的具体要求攀爬机器人的结构设计具体要求如下：1. 底盘的设计底盘的设计是攀爬机器人结构设计的核心。

新型爬杆清洁机器人的设计与仿真针对变直径杆件，设计一种爬杆清洁机器人。

该机器人由上机械手、下机械手、曲柄连杆机构等组成。

上机械手和下机械手分别模拟人的上肢和下肢，轮流夹紧杆体，在曲柄连杆机构的驱动下，实现机器人的攀爬运动。

在机器人本体上安装有清洁刷，在机器人攀爬过程中实现自动清洁。

通过控制上机械手和下机械手夹紧和松开杆体的顺序，即可实现机器人的攀爬方向。

利用Solid Works对该爬杆清洁机器人的结构进行三维建模和运动仿真分析。

仿真结果表明，该机器人不仅可实现变直径杆件的攀爬清洁，还可实现对杆件某一部位的反复清洁。

标签：爬杆机器人；变直径杆件攀爬；仿生机器人；运动仿真随着经济的不断增长，城市中出现了更多的集实用性与美观性于一体的路灯杆、电线杆、广告牌立柱及大桥钢索等杆件物体，它们常年裸露在空气中，会受到酸性物质的腐蚀，缩短使用寿命，影响美观，所以需要定期进行维护。

但高空作业存在劳动强度大、效率低、危险性大、成本高等问题。

因此国内外学者对爬杆机器人进行了很多研究，郭志东等人发明了一种道路灯杆擦洗清洗设备，该装置机构庞大笨重，造价很高，而且在使用过程中所消耗的能源很大，制约了在实际工程中的应用。

李楠等人提出一种多姿态爬杆机器人，可在一定程度上适应变径杆的三角攀爬，但该装置需要7个电机进行协同操作，机构繁琐笨重，适用性不强。

本文设计了一种可以适应不同直径的仿生爬杆清洁机器人，它不仅可以实现高效环保地对杆件进行清洁，而且具有结构简单、体积小、重量轻、成本低等优点。

另外，该机器人还可以用于杆件类外表面的喷漆美化等。

1 爬杆清洁机器人结构设计1.1 爬杆清洁机器人的结构组成机器人整体结构由上机械手，下机械手，曲柄连杆机构、清洁刷、以及驱动机构等组成。

上机械手部分固定在套筒上，套筒套在导杆上，并且可以沿导杆滑动；下机械手部分固定在导杆上。

机械人模拟人爬树的动作，上机械手和下机械手分别模拟人的上肢和下肢，轮流夹紧杆体；上机械手和下机械手部分通过曲柄连杆机构进行连接。

一 设计题目：爬杆机器人为代替人高空作业，设计出爬上和爬下干装的机器人。

1.1设计目的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。

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。

在利用高压水进行清洗时，它的周边不能有车辆、行人通过，且不能有过近的建筑物。

其它高空作业诸如：各种杆状城市建筑的油漆、喷涂料、检查、维护，电力系统架设电缆、瓷瓶清洁等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。

随着机器人技术的出现和发展以及人们自我安全保护意识的增强，迫切希望能用机器人代替人工进行这些高空危险作业，从而把人从危险、恶劣、繁重的劳动环境中解脱出来。

1.2设计条件攀爬对象为直径150毫米左右的等直径杆（学有余力的同学可以考虑攀爬对象为变截面杆，如电线杆）。

可以用电动机，液压站，气压站其中的任意一种做动力源，但要分析其应用场合和优缺点。

爬杆机器人说明书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：班级：11机制本一班井冈山大学机电学院/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。

当前的清洗、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，而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蠕动式承载能力大，运动平稳，控运动速度慢，结构复杂。

制简便，适应能力强。

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。

经过比较各种方案，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。

摘要在市政工程中，有大量的安装及维修等工作需要爬杆作业。

对于较粗的杆件，人 工攀爬和工程车作业都比较方便，但是对于一些直径较细，强度较小的杆件比如路灯 杆等，人工攀爬较为困难。

因此本文设计了一爬杆机器人，可以在没有障碍的光杆上 爬行，对人工攀爬较难的作业具有较大的现实意义。

本文设计的爬杆机器人由曲柄滑块机构、并联盘形凸轮机构、移动凸轮机构以及 上下机械手爪等组成，通过弹簧的预紧力来实现机器人手爪对杆的抱紧，通过曲柄滑 块机构、凸轮机构等实现攀爬动作，同时机器人只需一个驱动源就能带动整个机器人 的运动，能攀爬变直径的杆，工作简单可靠，运动灵活，可以广泛应用于各种高空作 业。

关键字：爬杆机器人，变直径杆，夹紧，攀爬ABSTRACTIn the municipal engineering, there are a large number of installation and repair work needed to climb rod operation, For the coarse bar,artificial climbing and vehicle operation is convenient, artificial climbing is difficultfor for some small diameter low strength member such as a road lamp pole,so this paper designs a pole climbing robot,which can crawl on no obstacle bar,it has great practical significance for artificial climbingThe pole climbing robot consist of songCrank slider mechanism, parallel plate cam mechanism.moving cam mechanism, the robot tight the wallHold by the spring pretightening force.so as to realize Climbing action. at the same time the robot can drive by a robot motion and at the same time all devices were designed perfectl. In this text.its mechanism electric control principle and various features .it can be widely applied to various kinds of high­altitude operation.Key words：pole­climbing robot， variable­diameter pole sepal， pole­climbing1 绪论­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­11.1研究目的­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­11.2国内外研究现状­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­11.3研究内容­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­31.4设计要求­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­42 爬杆作业机器人总体方案设计­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­52.1机械方案设计­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­52.2电气控制系统设计 ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­72.3小结 ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­83 机械系统设计 ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­93.1减速机构设计­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­93.2曲柄滑块机构设计 ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­173.3凸轮机构的设计­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­233.4机械手爪设计­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­243.5电动机选择 ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­264 电气控制­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­284.1系统论述­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­284.2直流电机单元电路设计与分析­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­294.3直流电机PWM控制系统的实现­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­365 结论与展望 ­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­43 参考文献­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­44 致谢­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­­451.1 研究目的目前全国日益加快的现代化建设步伐随着我国经济的快速增长、人民生活水平日 益不断提高， 城镇中随之矗立起无数的高层建筑， 各类集实用性 与美观性一体的市政、 商业工程诸如电灯杆、路灯杆、大桥斜拉钢索、广告牌立柱等，它们的直径通常在5— 30米，有的甚至高达百米，壁面多采用油漆、电镀、玻璃铜结构等，由于常年裸露在 大气之中，风沙长年累月的积累会因此而形成灰尘层，酸类物质污染从而影响城市的 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 快它们的生锈过程，并缩短它们的使用寿命，因此需要定期进行壁面维护工作 。

毕业设计（论文）--爬杆机器人的机械结构设计爬杆机器人的机械结构设计摘要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，设计机器人的三维模型。

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。

关键词：爬杆机器人变直径杆仿生学Mechanical Structure design of Pole-Climbing-RobotAbstractIn the paper，the wormlike imitated pole-climbing robot what the author designed and manufactured is non-intelligence mechanical crawler. Based on compared the merits and demerits of several kind of crawling mechanism，confirmed the general structure of robot body. Based on above-mentioned，expatiated the principle of bionic crawling and the theory of modular designing on robot in detail. Based on the dimension data of poles，we have designed and manufactured the model of robot. The design methods and design guidelines during the course of robot modelingachieve the movement and optimum structural design following several key points： Functional coordination between agencies，choice of climbing arm gripping coincidence，changes of climbing force the relationship between the structural parameters，choice of zero point of climbing force and its transition in pole-climbing robot designing. Provides references forth kind of crawling robot’s designing.Key Words ： pole-climbing robot，variable-diameter pole，bionics 目录1 绪论 11.1 论文研究的目的和意义 11.2 国内外研究现状及存在的主要问题 2机器人的分类 3研究现状 4目前存在的主要问题81.3 研究主要内容和研究对象91.4 本章小结92 爬杆机器人仿生的设计理论研究102.1 仿生机器人概述102.2 总体方案分析112.3 蠕动式仿生爬行方案研究142.4 本章小结153 机器人爬行部分的结构方案163.1 爬行机器人本体结构设计准则16 模块化设计基础理论163.2 机器人结构原理方案分析18夹紧机构方案研究18传动机构方案分析20动力系统方案研究23机器人结构原理及爬行动作原理 243.3 变直径杆爬行问题的解决263.4 安全稳定的工作保障 27夹紧力的保证―弹簧的设计方法研究27 3.4 机器人的结构设计27电机的选型及参数选择 28机器人本体的空间结构设计30抓紧机构尺寸参数的确定33传动机构尺寸参数的确定37上、下凸轮的配合研究413.5 弹簧的设计与校核423.6 本章小结45结语46致谢47参考文献481 绪论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、还有2010年在上海举办的世博会，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、广告牌立柱等如图1.1 ，它们通常5-30m，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。

开题报告1.对现有的产品及市场进行调研。

2.机器人的总体方案结构的确定。

3.机器人机构设计，要其结构简单、经济、且保证产品的尺寸。

4.机器人的整体及反馈设计。

3.研究方法技术路线：1.查阅相关资料，对爬杆机器人现有产品现状的分析，及发展趋势的了解。

2.对爬杆机器人的机械结构的分析，并对运动机构的设计。

包括总体结构、主运动方案、爬行运动方案等的确定。

3.利用所学的的理论知识进行爬杆机器人机械系统的设计计算。

5.绘制爬杆机构相关的零件图和装配图。

4.研究的总体安排和进度计划:一：总体安排1.选题，2018年3月上旬完成资料的阅读了解工作。

2.2018年3月上旬期间认真查阅文献资料并写出开题报告。

3.2018年3月下旬一5月下旬期间，每周参加毕业设计至少5天。

4.设计期间并进行详细记录，每月总结一次，进行口头答辩。

5.2018年5月中旬完成全部工作，撰写设计说明书6.2018年5月底答辩。

5.主要参考文献：［1］王启义.中国机械设计大典［M］江西：江西科技出版社，2002 ［2］沃森，内格尔编著.C#入门经典［M］北京:清华大学出版社，2008 ［3］高钟毓.机电控制工程［M］北京:清华大学出版社，2011［4］孙桓，陈作模等编著.机械原理［M］北京:高等教育出版社，2006［5］王化祥.自动检测技术［M］北京：化学工业出版社，2009［6］濮良贵,陈国定,吴立言.机械设计［M］北京:高等教育出版社.2013［7］黄坚,郭中醒.实用电机设计计算手册［M］上海科学技术出版社.2010［8］杨文焕,刘喜梅.电机与拖动基础.西安电子科技大学出版社［M］2008［9］海丹,张辉,韩大鹏,郑志强. 一种全方位爬缆机器人的设计与分析［J］.机电工程，2009,26(1)：8-11［10］刘桂珍.爬树机器人机构设计及运动分析［D］.哈尔滨：哈尔滨工程大学,2006 ［11］ Yuang-Shung1ee,Ming-WangCheng.Inte11igentContro1BatteryEqua1izationforSeriesConnected1ith ium-IonBatteryStrings.IEEETransactionsonIndustria1E1ectronics.2008 ［12］ Z.Jiang,R.A.Douga1.Acompactdigita11ycontro11edfue1ce11/battery hybridpowersource.IEEETransactionsonIndustria1E1ectronics.2006指导教师意见:。

毕业设计爬杆机器人机械结构设计摘要：随着科技的不断进步，机器人技术在现代生产和生活中的应用越来越广泛。

爬杆机器人作为一种具有重要应用价值的特种机器人，可以在高空或垂直杆上进行工作，具有很强的适应性和灵活性。

本文以一种爬杆机器人为对象，对其机械结构进行设计，并对其性能进行测试和评估。

1.引言爬杆机器人是一种具有特殊工作功能的机器人，它通过利用杆状结构的特点，在高空或垂直杆上进行工作。

由于其能够适应复杂环境和完成特殊任务的能力，爬杆机器人在电力、石油、航空等行业中有着重要的应用价值。

因此，对爬杆机器人的研究和开发具有重要的意义。

爬杆机器人的机械结构设计主要包括杆状结构、传动机构和控制系统。

其中，杆状结构的设计需要考虑机器人的稳定性和抓握能力，传动机构的设计需要考虑机器人的运动实现和负载能力，控制系统的设计需要考虑机器人的控制精度和稳定性。

2.1杆状结构设计杆状结构是爬杆机器人的基础，它需要满足机器人稳定性和抓握能力的要求。

为了提高机器人的稳定性，可以采用多杆并联机构，通过增加支撑点来增强机器人的平衡能力。

为了提高机器人的抓握能力，可以在杆状结构上安装抓握装置，通过具有摩擦力的材料来增加机器人的抓握力。

此外，杆状结构的材料选择也需要考虑机器人的负载能力和重量要求。

2.2传动机构设计传动机构是爬杆机器人实现运动的关键部分，其设计需要考虑机器人的运动实现和负载能力。

一般采用电机和减速器组成的传动装置来实现机器人的运动控制，通过调整电机的转速和减速器的传动比，可以实现机器人在杆状结构上的爬升和下降。

为了提高机器人的负载能力，可以采用带有增力装置的传动机构，通过增大输出力矩来提高机器人的负载能力。

2.3控制系统设计控制系统是爬杆机器人实现运动和抓握的关键部分，其设计需要考虑机器人的控制精度和稳定性。

一般采用微控制器和传感器组成的控制装置来实现机器人的运动控制和抓握控制。

通过合理选择传感器和编写控制程序，可以实现机器人对杆状结构的位置和姿态的感知，实现对机器人的运动和抓握的精确控制。