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技术方案一、项目名称：建筑裂缝检测师二、项目内容：机器小车。
可紧贴在竖直墙壁上并移动和旋转，可检测建筑物裂缝，如果发现裂缝，可自动进行报警并将裂缝信号传输到电脑终端。
组成部分（功能）1、螺旋桨：吸附2、履带：前进及转动3、红外对管：检测路面状况4、CX20106A红外接收芯片：接收反射回来的超声波信息并转换成电流信息传输到单片机上5、TCT40-10系列超声波转换模块：将单片机传输出来的指令通过驱动电路后使其发射超声波6、RF401无线通信单片机和PTR2000无线MODEM：连接机器和计算机终端，使裂缝信息传递到计算机上7、喷嘴及蜂鸣器：喷射颜料及报警。
三、项目意义1、目的：检测楼房的裂缝，通过分析裂缝情况确定危楼及其等级。
2、意义：吸附墙壁的功能可以代替人类在高空进行工作，其裂缝检测功能可以提高楼房的安全性能。
无线接收装置可以让人在地面就可以了解到房屋的裂缝情况。
四、技术流程★★（一）硬件850ＭＮ波长红外对管、７６５２芯片放大器、ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机、ＲＦ４０１无线通信单片机、ＰＴＲ２０００无线ＭＯＤＥＭ、CX20106A红外接收芯片、TCT40-10系列超声波转换模块。
（二）软件主程序接受红外对管光信息及控制轮子转动的子程序超声波发送子程序ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机上超声波接收及标记报警子程序ＲＦ４０１无线通信单片机与ＰＴＲ２０００无线ＭＯＤＥＭ连接子程序，流程及功能：1、吸附：在电机的带动下，螺旋桨恒定转动，产生恒压，使机器吸附在墙壁上。
2、探路：前后各安装一个红外对管。
检测前后的路面情况。
3、移动：通过两道履带进行移动，可以控制左右两边履带中间的轮子的转速实现转动。
4、检测：超声波传感器，置于底座及四周，辐射发送超声波，根据其反射回来的波检测裂缝的情况。
5、标记及报警：检测到裂缝后喷射颜料，蜂鸣器响5秒。
6、信息传递：检测到裂缝后自动向计算机终端发射信号。
五、项目简图六、项目特色与创新点★通过气压差使小车仅仅贴在墙壁上而不会产生较大的摩擦力；利用超声波检测建筑物裂缝并能够传送到计算机终端上；车子的转动靠的是履带中轮子的转速差；七、可行性分析红外对管由光敏接收管接收，接收后通过集成运算放大器芯片7652设备放大传递到ＳＴＣ８９Ｃ５２单片机。
江西省第二届大学生机械创新设计大赛暨第三届全国大学生机械创新设计大赛江西赛区选拔赛设计说明书INSTRUCTION OF DESIGN作品名称“小蜘蛛”幕墙攀爬清洗机参赛队伍陈明登谢信韦冯江涛刘连杰郭晓欢指导老师李国臣吴文通参赛单位井冈山大学2008年4月18日目录摘要 (i)小蜘蛛幕墙攀爬清洗机设计说明书............................. 错误!未定义书签。
作品内容简介 (4)1 研制背景及意义........................................... 错误!未定义书签。
2 主要功能和性能指标 (2)3 设计方案 (3)3。
1 机械机构 (3)3.2 控制机构 (3)4 理论设计计算 (4)4.1 真空吸附力计算 (4)4.2 幕墙清洗机器人附着的力学分析 (5)5机构设计与工作原理 (7)5。
1攀爬机构........................................... 错误!未定义书签。
5.2清洗机构 (8)5.3铰接连杆支撑机构.................................... 错误!未定义书签。
5。
4换气机构........................................... 错误!未定义书签。
6创新点及应用 (10)7作品实物工作图........................................... 错误!未定义书签。
8应用前景................................................. 错误!未定义书签。
参考文献................................................... 错误!未定义书签。
摘要：“小蜘蛛”幕墙攀爬清洗机是基于昆虫攀爬动作的仿生原理制作而成.在国内外现有的壁面移动机器人研究成果的基础上，结合高空作业的特点,在对幕墙清洗机器人的共性问题—附着技术、爬行技术、清洗技术进行分析的基础上。
一种爬梯机械人的设计[摘要]在日常生活和生产中经常要将重物搬上楼梯，传统的方法基本是靠人力搬运完成，有时由于重物太重或人手不足而无法搬运，本课题就是为克服这个难题而设计的。
本论文主要对爬楼机器人星型轮的传动机构及控制系统进行详细设计。
首先介绍了国内外爬楼机器人研究现状，阐明本课题研究的目的、意义。
然后进一步介绍了本爬楼机器人总体结构。
在深入分析爬楼机构及其攀爬对象的基础上，设计了相对优势较明显的轮组结构爬楼机器人。
对机器人小车的运动学模型进行分析，论证小车实现任意曲线运动所包含的自转、直线前进、圆弧前进三个基本运动单元的可行性。
引入虚拟样机技术，通过Pro/Engineer三维建模并进行模拟运动仿真。
文章最后研究设计了在各种环境下，以单片机 C8051F310 为核心的爬楼控制系统。
在控制系统中，采用超声波传感器的对称排列，获取了自主上楼梯所必须地两个关键参数θ和 q；对驱动大功率电机的电路进行分析，设计了更适合大功率，更安全的电机驱动电路，直流马达配合高功率MOSFETⅡ型驱动器。
关键词：爬楼机器人；三星轮； MOSFET驱动电路；单片机 C8051F310AbstractMoving weight from up and down is required in our daily activities and productivities, and it was done by hand. While it is too heavy or short –handed to finished in some times. This thesis is designed to overcome the obstacles and it gives a detailed designing on transmission device and control system of star-like wheel of stair-climbing robot. Firstly ,it introduced a current situation of stair-climbing robot at home and abroad, clarified the purposes and meanings, introduced a overall structure of stair-climbing robot.After deeply analysis the stair-climbing frame and the object, designed a wheelsets stair-climbing robot with more advantages than others . Analyzed the kinematics model of the robot car,and demonstrate the available of achieving any curve movement with the rotation, straight forward, and arc forward . Robot can achieve track controlling based on speed matching. With the aid of virtual prototyping technology, through the 3D software of Solid Works, the dynamic analysis of the stair-climbing robot is carried out in ADAMS. At last, the thesis design the controller system with the core of C8051F310 based on rule environment ，In the control system, with the help of arranged ultrasonic sensors, get the two key parameters θ and q which import for climbing staircase Analyzed the circuit of high-power motor driving, design a more suitable circuit than IC L298N.Which is dc generator with highly efficient driving MOSFETⅡ.Key words：Stair-climbing robot；Three–star wheels；MOSFET driving circuit；Single chip microcomputer C8051F310II目录[摘要] ----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- I Abstract ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ II 第一章引言 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 1 1.1 课题研究的目的和意义 ------------------------------------------------------------------------------------------ 1 1.2 移动机器人的发展概况 ------------------------------------------------------------------------------------------ 1 1.3 爬楼梯机器人目前的研究状况--------------------------------------------------------------------------------- 4 1.4 论文研究的主要内容---------------------------------------------------------------------------------------------- 6第二章爬楼机器人的总体设计 ---------------------------------------------------------------------------------------- 8 2.1 爬楼机器人的设计要求 ------------------------------------------------------------------------------------------ 8 2.2 爬楼机器人的总体方案 ------------------------------------------------------------------------------------------ 8第三章爬楼机器人传动、轮组及转向机构设计 --------------------------------------------------------------- 11 3.1爬楼梯机器人小车的执行电机选择------------------------------------------------------------------------- 113.1.1技术指标------------------------------------------------------------------------------------------------------ 113.1.2电机选型 ------------------------------------------------------------------------------------------------------- 11 3.2爬楼机器人的机构设计 ----------------------------------------------------------------------------------------- 133.2.1 机器人小车传动机构设计 ------------------------------------------------------------------------------- 133.2.2传动部件的设计与校核 ----------------------------------------------------------------------------------- 153.2.3爬楼机器人转向机构设计 -------------------------------------------------------------------------------- 193.2.4机器人小车结构设计--------------------------------------------------------------------------------------- 20 3.3爬楼机器人小车三维实体建模 ------------------------------------------------------------------------------- 223.3.1 Pro/E软件介绍 ----------------------------------------------------------------------------------------------- 223.3.2三维实体建模------------------------------------------------------------------------------------------------- 22 3.4 爬楼机器人小车行驶性能分析------------------------------------------------------------------------------- 233.4.1可跨越最大垂直障碍高度 -------------------------------------------------------------------------------- 233.4.2最小转弯半径------------------------------------------------------------------------------------------------- 24第四章爬楼机器人控制系统设计----------------------------------------------------------------------------------- 26 4.1 机器人爬楼梯的控制目标 ------------------------------------------------------------------------------------- 26 4.2 机器人的体系结构及系统组成------------------------------------------------------------------------------- 26 4.3控制系统主要硬件的选择 -------------------------------------------------------------------------------------- 284.3.1单片机的选型------------------------------------------------------------------------------------------------- 284.3.2传感器的选择------------------------------------------------------------------------------------------------- 29 4.4机器人控制系统的程序编制----------------------------------------------------------------------------------- 31第五章总结与展望 ------------------------------------------------------------------------------------------------------ 385.1全文总结------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 38 5.2展望 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 38致谢 ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- III 参考文献 ---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- IV第一章引言自盘古开天辟地，人类诞生以来，人们就一直用智慧开辟着完美的生活！进入新的21世纪，人类除了致力于自身的发展外，还十分关注机器人、外星人和克隆人等问题。
爬壁机器人磁吸附模块设计分析与结构参数优化目录1. 内容概览 (2)1.1 研究背景与意义 (3)1.2 国内外研究现状 (4)1.3 论文目标及内容 (5)2. 磁吸附原理与特性分析 (6)2.1 磁性原理及分类 (7)2.2 磁吸附特性的研究与讨论 (9)2.3 磁吸附与爬壁运动的结合 (10)3. 磁吸附模块设计 (11)3.1 模块结构方案设计 (13)3.2 磁吸附材料选择 (14)3.3 模块尺寸与形状优化 (16)3.4 模块力学性能分析 (17)4. 结构参数优化 (18)4.1 优化目标函数与约束条件 (18)4.2 优化算法选择与应用 (20)4.3 结构参数优化方案 (21)4.4 优化结果分析与验证 (22)5. 实验验证与结果分析 (23)5.1 实验平台搭建 (25)5.2 实验指标与测试方法 (26)5.3 实验结果及数据分析 (27)5.4 结果与理论分析的对比 (28)6. 结论与展望 (30)6.1 总结与回顾 (30)6.2 未来研究方向 (32)1. 内容概览概述爬壁机器人在现代娄照监控、工业检验、建筑清洁等多个领域的重要性；揭示爬壁机器人关键技术瓶颈，尤其是磁吸附模块的性能对整体功能的决定性作用；明确本项目的核心目标：设计一个结构简单、成本合理、吸附力强且稳定性高的磁吸附模块。
分析当前国内外对爬壁机器人磁吸附技术的研究现状，包括不同的磁场强度实现方式及吸附结构；描述设计过程中需考虑的关键技术参数，如磁场强度、磁力线的设计、元件的可制造性、维护性等；运用二维和三维设计软件等工具分析心脏型磁吸附部分的磁力分布和功能性节能设计；提出采用有限元分析（FEA）来模拟吸附模块在吸附及运行过程中的应力分布和动态变形；介绍利用遗传算法（GA）、人工智能等多学科融合技术优化材料选择与结构参数的最佳方案；展望磁吸附模块能够广泛应用于各种爬壁机器人系统中，促进对不同环境的动态适应与智能控制。
爬壁机器人
一机构设计
1 双吸盘式
结构图：
图1 总体结构图
说明：关节一和关节三主要是旋转作用实现在一个平面的行走，每个关节均能以另一个关节为支点实现360°的选转。
关节二主要是弯折运动，实现一个平面到另一个平面的跨越。
行走方式：
1）水平面行走
图2 水平面行走示意图
2）垂直面行走
图3 垂直面行走示意图
2 双轮双吸盘式
结构图：
图4 总体结构图
图5 垂直面行走示意图
这是一种拖拽吸盘的方式，每次行走时只有一个吸盘吸附在墙壁表面，为的是减小行走时的阻力，做清洗工作时可以二个吸盘同时工作。
毕业论文(设计)题目一种爬壁喷涂机器人的研究与设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
爬墙机器人设计—结构设计摘要本文设计一种以涵道风扇和负压吸盘为吸附系统主体的轮式爬墙机器人，对爬墙机器人的结构设计是个人主要研究方向。
首先提出基于负压吸附原理的机器人结构设计方案和要求，根据要求和尺寸，首先对爬墙机器人硬件设备和机械结构进行合理排布，自主设计一体化的机器人底板，并对其及主要运动组件进行Proe软件上的建模。
最后通过Proe的MDX模块对爬墙机器人进行虚拟模型运动仿真，检验基本机械结构的合理性和可行性。
关键词：爬墙机器人；负压吸附；机器人结构Wall Climbing Robot Design-Structural DesignAbstractThis paper designs a wheeled wall climbing robot with ducted fan and negative pressure suction cup as the main body of the adsorption system. The structural design of the wall climbing robot is my main research direction. Firstly, the structural design scheme and requirements of the robot based on the negative pressure adsorption principle are proposed. According to the requirements and sizes, the hardware equipment and mechanical structure of the wall climbing robot are arranged reasonably, the integrated robot base plate is designed independently, and the Proe software modeling is carried out on the robot base plate and the main moving components. Finally, the MDX module of Proe is used to simulate the motion of the virtual model of the wall climbing robot to verify the rationality and feasibility of the basic mechanical structure.Keyword: Wall climbing robot; Negative pressure adsorption; Robot structure; Ducted fan目录目录 (1)1 绪论 (3)1.1 引言 (3)1.2研究背景及意义 (3)1.3国内外发展状况及发展趋势 (4)1.3.1国外研究现状 (4)1.3.2国内研究现状 (5)1.4 研究的主要内容和目标 (6)1.5 本章小结 (6)2 爬墙机器人的总体设计方案 (7)2.1本文主要研究内容 (7)2.2爬墙机器人的总体设计方案 (7)2.2.1系统总体设计要求 (7)2.2.2个人结构设计技术路线 (7)2.3爬墙机器人的主要组成系统 (7)2.4本章小结 (8)3爬墙机器人的结构设计 (8)3.1移动方式 (8)3.2移动机构 (8)3.3结构硬件布置 (9)3.4主要硬件设备 (10)3.4.2硬件外部设备区域安装 (11)3.5 本章小结 (12)4 Proe建模 (12)4.1 Proe建模软件介绍 (12)4.2 在Proe软件上的总体设计 (13)4.3机器人底板建模设计 (13)4.4驱动组件 (15)4.4.1步进电机 (15)4.4.2电机安装板组件 (16)4.5 涵道风扇组件 (17)4.6 其他组件 (19)4.6.1涵道风扇装夹套 (19)4.6.2联轴器 (20)4.6.3万向轮 (20)4.6.4车体外壳 (21)4.7本章小结 (21)5 仿真设计 (21)5.1运动仿真准备 (21)5.2 Proe中的机构运动模块 (23)5.3 机器人的运动仿真 (23)5.3 本章小结 (26)6 结论 (26)6.1设计的总结 (26)6.2不足之处 (27)6.3展望 (27)参考文献 (27)致谢 ............................................................................................................................... 错误!未定义书签。
本科毕业设计（论文）通过答辩油管内壁爬行机器人的设计本科毕业设计（论文）通过答辩前言随着现代科学技术的发展，管道运输作为一种高效、安全、可靠的手段应用日益广泛，城市中的地下排水系统、取暖系统、煤气系统、自来水系统等都应用了各种管道；另外，在现代工农业、石油、化学、核工业等领域也大量使用了管道。
经过长期使用，它们会出现裂纹、腐蚀、堵塞等故障。
有的管道中输送的是剧毒或放射性介质，若这些管道产生裂纹、漏孔会造成介质泄漏，引起事故甚至发生灾难。
为了防患于未然，必须对这些管道进行定期检测和维修。
但是它们有的埋在地下，甚至埋在海底，有的口径很小，人无法进入。
挖出管道进行检测、维修既不经济又不现实，由此可见，管道机器人有着广阔的市场。
我国早在1987年就开展了管内机器人的研究，并试制了几种模型，但总体水平较国外差。
管内机器人研究是机电一体化的高科技研究项目。
在石油、化工、核工业、给排水等许多管道工程中，都需要进行管内检测、喷涂及加工等工作，管内机器人在完成这些工作中会发挥重要作用，因此，开发研究管内机器人意义很大[1]。
本次题目的内容就是设计一种可在油管内壁爬行，并且搭载工作体的部分可协助工作体完成相应作业的机器人。
采用机械结构和电气控制来达到设计目的。
要实现的理想过程是：人对主机输入一个控制信号，可以通过单片机对电机、电磁铁进行电气控制，从而使机器人能够按照所搭载工作体的要求进行移动，并在工作体的工作位置做出相应的辅助动作。
机器人在行进过程中可在任意位置停止前进，并可以在该位置开始作业，工作体可在步进电机驱动下完成小于360度的任意角度的旋转。
本科毕业设计（论文）通过答辩目录前言....................................................................... １1 方案的结构选择........................................................... １1．1总体选择............................................................ １1．2前进方案的选择...................................................... １1．3卡紧方案的选择...................................................... １1．4旋转方案的选择...................................................... ４1．5调节方案的选择...................................................... ４1．6结构方案改进........................................................ ６2 主要部件的计算选择....................................................... ７2．1步进电机的选择...................................................... ７2．2推拉式电磁铁的选择.................................................. ９3 关键件的校核........................................................... １１3．1丝杠的校核........................................................ １１3．2轴承的校核........................................................ １１3．3键的校核.......................................................... １１4 驱动系统设计........................................................... １２5 机器人工作过程......................................................... １４6 控制系统的设计......................................................... １５6．1电磁铁及步进电机的控制............................................ １５6．2控制系统的硬件设计................................................ １５7 结论................................................................... ２２参考文献................................................................. ２３附录A ................................................................... ２４附录B ................................................................... ２８1 方案的结构选择1．1 总体选择总体上，本次设计主要采用机械结构设计来完成指定的动作，而用电气设计来控制这些动作。
