间隙式单吸盘爬壁机器人动力特性分析

研究了带有新型吸盘结构的具有间隙式负压吸附方式特点的爬壁机器人的动力学问题。采用间隙吸附方式的爬壁机器人,其运动性能(可操作性、驱动性能等)主要由轮式移动结构决定,因此对爬壁机器人运动结构进行动力学分析是合理和必要的。基于拉格朗日乘子方程建立了机器人的动力学模型。利用Matlab/Simulink的动力学仿真,分析了吸盘吸附力和机器人方位角变化对爬壁机器人运动特性的影响,为改善和提高机器人的运动性能并为其结构优化设计与运动控制提供了理论研究基础。     

立式金属罐容积检定机器人控制系统设计

介绍了一种用于立式金属罐容积检定的爬壁机器人控制系统设计方案.爬壁机器人采用了非接触永磁吸附结合四轮驱动的方式实现壁面运动.其控制系统由上下位机组成,上位机控制系统主要完成爬壁机器人控制系统的管理、运动轨迹的规划、工作状态的实时显示、系统的安全诊断保护、运行、停止等;下位机控制系统则实现对运动的控制,由AT89C51微控制器为核心构成直流电机驱动电路、倾角检测电路、电源电路等模块组成.现场实验表明:该机器人不但运动灵活,而且解决了爬壁机器人运动偏斜的缺点.     

壁面爬行机器人研究与发展

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。     

永磁轮式爬壁除锈机器人控制系统设计

油罐除锈作业中,存在粉尘弥漫、气源噪音巨大、罐内照明不足等问题,在该环境操作人员进行除锈作业时,对其生命安全带来极大威胁。针对上述问题,研制出对油罐内外壁进行除锈作业的爬壁除锈机器人。首先,针对该类型机器人的技术难点,对机器人爬壁吸附方式进行选型分析。在此基础上,对爬壁除锈机器人的实时控制系统软件概述;并对爬壁除锈机器人主控模块功能进行概述。最后,通过现场实验的方式验证机器人的除锈作业方式。经过多项测试,实验结果表明爬壁除锈机器人能够代替操作人员完成油罐内外表面的除锈作业,极大提高作业效率并有效降低操作风险。     

永磁轮式爬壁除锈机器人控制系统*

油罐除锈作业中,存在粉尘弥漫、气源噪音巨大、罐内照明不足等问题,在该环境操作人员进行除锈作业时,对其生命安全带来极大威胁。针对上述问题,研制出对油罐内外壁进行除锈作业的爬壁除锈机器人。首先,针对该类型机器人的技术难点,对机器人爬壁吸附方式进行选型分析。在此基础上,对爬壁除锈机器人的实时控制系统软件概述;并对爬壁除锈机器人主控模块功能进行概述。最后,通过现场实验的方式验证机器人的除锈作业方式。经过多项测试,实验结果表明爬壁除锈机器人能够代替操作人员完成油罐内外表面的除锈作业,极大提高作业效率并有效降低操作风险。     

可越障爬壁机器人研究与设计

为了解决爬壁机器人越障性问题,本文根据爬壁机器人的吸附类型介绍了国内外足腿式、蠕动式以及飞吸式机器人越障能力的研究现状,以及本团队研制的3款越障式爬壁机器人的性能特点,对比了各类机器人越障性能的优劣性。在此基础上探讨了爬壁机器人设计时的重点问题,对未来设计越障爬壁机器人起到了一定的引导作用。     

爬壁机器人

高楼大厦的瓷砖外表或玻璃幕墙往往要工人爬上爬下清洗来保持清洁,而哈尔滨工业大学日前研制成功一种新型壁面清洗爬壁机器人,将替代这种低效率、不安全的人工清洗方式。这种新型壁面清洗爬壁机器人为第二代清洗机器人,采用弹性气垫密封负压吸附。工作时,它脸盆大的吸盘紧紧地吸附在墙壁上,以每分钟２～１０ｍ的可调整速度双轮驱动上下左右灵活移动,可以适应弧形壁并跨越沟槽。这种机器人不再依靠巨大的控制柜和大量的电缆芯线进行控制,而直接将缩小了体积的控制器安放在机器人本体上,实现了控制器的小型化,机器人仅重２３．２ｋｇ…     

磁吸附爬壁控制系统的现状与发展

该文通过对国内外磁吸附爬壁机器人以及控制系统的研究进行分析,探讨国内外在爬壁机器人研究中的新技术,洞察爬壁机器人未来的发展趋势,从而为我国爬壁机器人的进一步研究提供可靠的参考依据。     

差动式形状记忆合金驱动器驱动的仿生吸盘

为促进爬壁机器人负压吸附机构的微型化和小型化,根据生物负压吸附器官的结构特点,设计了一种形状记忆合金(SMA)驱动器驱动的仿生吸盘.由于SMA响应速度慢,为加快负压响应,仿生吸盘采用差动式SMA弹簧驱动器驱动,并引入电阻反馈监测SMA相变程度,设计了一种变结构控制器控制SMA加热电流.仿真和实验结果表明:该吸盘产生负压较快,并具有一定的吸附能力,能够作为微型和小型爬壁机器人的吸附机构.     

国内外壁面移动式机器人发展概况

阐述了壁面移动式机器人在国内外的发展概况，介绍了几种吸附方式和移动方式各自的特点，论述了在爬壁机器人的行走机构中采用全方位车轮的优越性。     

增强型三线圈电磁斥力机构的运动特性分析

为进一步优化高压直流断路器的刚分速度和始动时间,改善电磁斥力机构的运动特性,本文提出增加电磁吸力作为驱动力的增强型三线圈电磁斥力机构,采用运动学、瞬态电磁场以及电路理论进行数学模型耦合分析,运用有限元分析软件建立二维模型,求解其运动特性,最后通过仿真试验进行验证。首先,本文分析了不同参数对其运动特性的影响,其次,分析了合闸线圈介入时刻对其运动特性的影响,最后,对比分析了增强型三线圈模型与双线圈模型的运动特性差异。结果表明：增加电容容值和电容电压可以缩短行程时间,提高刚分速度,且三个线圈中改变运动线圈驱动电路参数的优化效果最佳;适当增加线圈匝数和截面宽度可以增大电磁驱动力,缩短始动时间;从0时刻介入可以最大限度提高机构的运动速度;同参数条件下,三线圈模型可在2ms内完成25mm行程,对应的双线圈模型在2ms内只能完成16mm行程。     

无损伤医用肠道机器人驱动机理

提出了一种结构简单的医用肠道机器人的驱动机构．利用弹性流体动压润滑理论，详细分析计算了肠道机器人在不同弹性模量、不同半径和不同粘液粘度的肠道内的轴向运行速度和形成的粘液膜厚度．肠道实验研究结果表明，该肠道机器人能以较快速度在肠道内悬浮运行．     

基于快速转弯微小机器人系统的研究

介绍了一种基于尺蠖运动原理的能实现快速转弯的微小机器人系统,并对机器人进行了设计和制作,组装了实验用机器人样机,通过AT89C52单片机及其外围驱动控制电路对机器人行走和位置信号的产生进行控制,并通过二维PSD对微机器人的三维位置进行检测,取得了与理论一致的结果.实现了对该机器人的行走运动和位置检测控制的功能,为对该类机器人的进一步研究提供了一个新的思路.     

WJ—1型智能微粒检测仪的设计

库尔特计数技术是液体中不溶性微粒大小和数目测定的有效方法，本文介绍了它的基本原理和以该原理为基础研制的ＷＪ－１型智能微粒检测仪，该仪器采用负压传感器－双电磁阀组成的主动虹吸控制系统，代替了水银虹吸法，没有污染，目前已用于药品输液制剂的微粒检测。     

脉动流场中血管微型机器人的运行研究

研究一种应用于人体血管的新型螺旋式微型机器人.利用机器人机体内外表面不同旋向的螺旋槽和在液体环境中不同转向的高速旋转,实现机器人的悬浮式快速运行.在模拟人体主动脉的脉动流场环境下,运用计算流体力学(CFD)方法数值研究螺旋机器人在一定的运行速度下,机器人内外螺旋的轴向驱动力、轴向力矩以及机器人对血管壁的压力,并且分析机体的内外转速和机器人运行速度对机器人轴向驱动力和血管壁所受压力的影响.研究结果表明:血管壁所受最大压力和机器人内外螺旋轴向驱动力变化基本和血流速度变化趋势一致,机体外螺旋所受轴向力矩为负值,机体内螺旋所受轴向力矩为正值;随着机体内外转速的增加,血管壁所受最大压力和机器人的轴向驱动力都随之增大,机体外螺旋转速的增加更有利于机器人轴向驱动力的增大;随着机器人运行速度的增大,机器人轴向驱动力先增大,当运行速度达到一定值时,机器人轴向驱动力又随之减小.实验证明这种螺旋机器人可以在顺流和逆流的流体环境中运行.     

六维力传感器动态测试电磁激励力控制电路设计与分析

针对脉冲激励和单位阶跃法测试六维力传感器动态性能时输出力单一,力值大小调节较困难,且负载信号的检测不理想等问题,采用电磁激振原理,致力于谐波激励装置的研制。针对电磁滞后特性,以及电磁激励力随频率增加呈衰减特性,采用双闭环控制方案,即内环为电流环,外环为激励力反馈环,设计了一款六维力传感器动态测试电磁激励力控制电路。该电路测试结果表明电磁激励力输出幅度在传感器工作带宽内保持恒定,完全满足基于谐波激励法六维力传感器动态性能测试要求。     

Study of an inchworm-like micro-robot

A micro-robot with 4 DOFs is presented in this paper. An inchworm-like biped mechanical structure is selected with the advantages of small size and minimal weight. It can walk on wall as an inchworm with two different locomotion modes such as crawling and overturn. With rotation mode, this robot can change it＇ s motion direction. The robot can also transit between different surfaces. The kinematics model of the robot has been analyzed. A DSP based embedded controller is used for minimal power consumption and efficient control. The micro-robot can move flexibly and fit complicated un-structural environment well.     

基于Lyapunov稳定性的爬壁机器人路径跟踪双环滑模控制

针对爬壁机器人路径跟踪控制问题,提出一种双环滑模控制算法。该算法是以建立的爬壁机器人运动学模型为基础,设路径跟踪偏差信息为滑模切换函数,结合backstepping思想设计了控制率,通过Lyapunov函数验证其稳定性,实现了外环位置和内环姿态的准确跟踪。对于环境的不确定性,采用提高内环增益大于外环的方法解决。将设计的双环滑模控制器与一般滑模控制进行轨迹跟踪仿真比较,并对直线轨迹跟踪进行了实验验证,结果表明:本文设计的路径控制器能较快达到零误差跟踪,整个控制过程和过渡过程准确且平滑,所以该算法可有效提升爬壁机器人工作水平。