爬壁机器人桥梁的检测医生

南京理工大学计算机学院大三学生王倩舒等三人参与研制了为桥梁准确把脉“桥梁检测爬壁机器人”,这是国内首台“桥梁检测爬壁机器人”。     

负压吸附桥梁检测爬壁机器人的本体结构优化设计

针对桥梁高墩、梁底等区域检测困难的问题,设计开发了一款基于负压吸附的桥梁病害检测爬壁机器人。针对其自身的吸附稳定性,建立并推导了满足抗滑移和抗倾覆条件下的吸附力指标计算式,据此确定能在各角度壁面实现稳定吸附时机器人所需的最小吸附力。结果表明：为确保机器人可靠工作,吸附模块需提供53.0 N的吸附力;结合经验公式给出离心叶轮的初步设计方案并利用Fluent对叶轮流域进行流体力学仿真及响应面优化,建立了由吸附力与扭矩共同构成的评价函数,并给出了函数值最佳时的叶轮设计参数,使吸附模块在满足稳定性的前提下,综合评价函数值较初设方案提升了3.4%;对负压腔进行拓扑优化,综合考虑拓扑优化结果及负压腔气动性能,获得了腔体内加强肋的构造及布置形式,其中与车轮支撑臂相衔接的加劲肋为“八”字形与直线型镂空构造设计;优化后负压腔的最大竖向位移值减小为原模型的18.5%,而质量仅增加了16.9%,加强肋的精准布设效果明显,成功将竖向变形控制在了合理的范围内。最后,利用UTR6180型光敏树脂借助3D打印工艺完成了样机制作,其尺寸约为300 mm×280 mm×15 mm,质量约为1.15 kg。将样机置于多工...     

爬壁机器人

爬壁机器人采用真空吸附形式吸附壁面,吸盘贴近壁面时受挤压力作用排出空气实现真空吸附。脱离时空气单向阀打开与大气相通吸附力消失脱离壁面。在爬行方式上．该机器人使用2组8个吸盘,8吸盘结构能够保证整个机器人自身稳定性,2组吸盘在曲柄连杆机构带动下交替运动．克服了其他机器人爬行速度慢的缺点,同时具备更好的越障性。     

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…     

飞行爬壁桥梁检测机器人的翼间气动干扰分析

为满足飞行爬壁桥梁检测机器人的功能特点,结构上,飞行爬壁机器人在飞行状态下时,四个旋翼不在同一平面而是处于一种纵列式排列。针对这种纵列式旋翼间存在的复杂气动干扰,先对单旋翼流场进行计算流体动力学(computational fluid dynamics, CFD)仿真并验证其可靠性。在此基础上分别对纵列式双旋翼在不同横间距、不同纵间距、不同转速的情况下进行气动仿真。然后根据仿真结果进行分析,得到横纵间距以及转速对前后旋翼以及整个系统的气动特性影响。仿真结果表明：横间距对纵列式旋翼间的气动干扰较大,而轴向间距相对较小,干扰程度与转速相关。可见本文结论可为飞行爬壁机器人的旋翼布局、转速、可行性等提供依据。     

油罐容积检测用爬壁机器人的研制

研究一种用于检测油罐容积的爬壁机器人．该机器人用永磁铁作为磁吸盘元件，磁吸盘连接在链条上，具有一个特殊磁路以产生机器人吸附在壁上所需的磁力．设计了磁性定向转位机构和力分散机构．为满足油罐测量精度，设置了姿态和位置传感器．机器人控制采用多层计算机，上层处理机器人管理和路径规划，下层用于爬壁机器人的姿态和运动控制．     

爬壁机器人高效焊缝修形方法

为满足爬壁机器人对钢结构件表面补焊焊缝修形作业对切削力和修形效率的特殊要求,分析了磨削、铣削的切削力和修形效率特点,提出了一种介于磨削和铣削之间的"铣锉"方法,设计了一种呈沿圆周均匀交错离散多微三面刃结构的"铣锉"刃具,并通过建立切削力和修形效率计算模型分析得出该方法具有相对切削力小、修形效率高的特点。初步试验结果表明:当切削功率约为173 W时,材料去除率为25mm3/s,平均法向力约为64N,平均切向力约为49N。     

基于双自由度万向轮机构的爬壁机器人运动状态检测

摘要： 设计了基于双自由度万向轮机构的速度测量装置,该装置由双自由度滚轮、旋转编码器、角位移传感器和水平姿态传感器等构成.机器人运动时,利用水平姿态传感器检测爬行机构的转动角速度,双自由度万向轮机构利用角度传感器测量速度方向,利用光电编码器测量速度大小,实现对机器人运动状态的测量.根据其测量结果,建立了电动机输入和控制点运动状态之间的关系,为机器精确任务操作提供了基础.     

小型爬壁机器人系统设计与应用

针对一种小型的双足爬壁机器人,设计开发了基于DSP2812处理芯片的控制系统.该机器人系统采用双足真空吸盘式结构和用3个电机驱动5个关节的欠驱动结构.双足真空吸盘式结构使其可以在光滑的墙面和天棚行走,又能够在交接面之间完成跨步行走.而欠驱动结构减少了电机的数目,从而减小了机器人的尺寸和降低了机器人的质量和能量消耗,但它也给机器人的控制和运动规划带来了新的挑战.已完成的系统设计包括运动模式设计、关节控制、通信模块设计和吸盘足控制等.实验结果证明了所提出方案的可行性.     

风电塔筒检测爬壁机器人设计与安全性分析

针对风电塔筒垂直壁面作业任务的需求,根据塔筒的直径变化范围研制了一个能够自适应塔筒曲面曲率变化的爬壁器人。并对机器人进行静态与动态安全性分析,根据实际塔筒壁面倾角建立任意位姿的空间模型,分析了爬壁机器人失稳的因素及其产生的原因。通过仿真分析得到爬壁机器人的主导失稳形式以及机器人安全吸附时的最小许用吸附力。分析了机器人静态安全吸附与重力和壁面倾角以及位姿角存在的关系,以及动态安全吸附与重心位置高度、摩擦系数、几何尺寸之间的关系,结果表明:纵向翻转式影响机器人安全性的最重要因素,适当地降低机器人的重心高度更有利于保证机器人的稳定性,对样机进行性能测试试验,证明机器人能够在风电塔筒壁面上安全稳定的运行。     

油罐容积检测爬壁机器人的动态路径规划

针对油罐内检测机器人的实际环境——圆柱内表面，提出空间环境下的动态路径规划．应用人工势场法，在圆柱表面建立空间速度－位置相关场，并根据环境信息，对机器人运动进行动态路径规划、控制．计算机仿真结果表明，该方法对实际环境具有良好的适应性及稳定性     

基于图像的桥梁裂缝几何特征提取方法研究

随着国内在役桥梁的规模不断增长与交通流量的持续增加,因环境条件与荷载影响而出现的结构裂缝影响着桥梁服役性能与结构健康状态。对桥梁结构出现的缺失与破损,通过检测监测手段对其进行图像数据采集并进行病害识别,是实现桥梁病害整治的重要工作内容,日益受到我国桥梁行业的关注和研究。基于可见光学成像原理,本文借助影像传感器对桥梁的裂缝病害进行数字化图像采集,对31条混凝土裂缝进行裂缝宽度识别,对于不同方向性发育的常见桥梁裂缝病害进行几何特征抽取和分析,识别结果的绝对误差均小于观测仪最小刻度0.02 mm,实现了裂缝信息自动提取的检测功能。     

新一代钩爪式爬壁机器人

爬壁机器人的研制在国内外已经成为一个比较热的话题。市场前景广阔,但各种研制工作还处于起步阶段。目前,我们研制的还只是概念性向实用性过渡的爬壁式机器人,离成熟的市场化产品还有一定的距离。这种机器人根据仿生学原理．利用锋利的爪子紧紧钩住墙壁进行攀爬动作,并且主要用于攀爬凸凹不平的粗糙墙面。新一代钩爪式爬壁机器人采用单片机控制,六只爪子交替前行。由于爪部采用了钩爪式．所以能在粗糙壁面（以11号楼水砂石壁面为例）行走。     

新一代钩爪式爬壁机器人

爬壁机器人的研制在国内外已经成为一个比较热口的课题。市场前景广阔，但各种研制工作还处于初步阶段。目前，我们研制的还只是概念性向实用性过渡的爬壁式机器人．离成熟的市场化产品还有一定的距离。这种机器人根据仿生学原理，利用锋利的爪子紧紧钩住墙壁进行攀爬动作．并且主要用于攀爬凸凹不平的粗糙墙面。新一代钩爪式爬壁机器人采用单片机控制，     

新型多吸盘式爬壁机器人

由于城市中的高层建筑越来越多,因此对户外玻璃的清洗、对高层墙体表面的检测等工作越来越困难,该文讨论了一种双足爬壁机器人,通过气压差使吸盘附着于墙面,形成垂直于墙面的压力,利用该压力和墙面形成反向于地心引力的静摩擦力,使得吸盘得以固定在墙面上,再通过转动装置的作用使之能向各个方向移动。通过对该机器人实际调试,实现了机器人在壁面灵活的行走和视频稳定的传输与显示。具有安全系数高,移动便捷,制作成本低,小巧且可扩展空间大等特点。     

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.     

基于降级模糊算法的爬壁机器人避障控制

针对罐体表面作业过程中避障的问题,提出了改进模糊避障控制算法。为保证爬壁机器人能够缩短到达目标点的时间,除爬壁机器人与障碍物距离量外,增加爬壁机器人与目标点的角度量作为输入变量,速度、角速度作为输出量,确定了各参数的论域与隶属度,建立了模糊规则表,采用重心法解模糊化;考虑罐体环境的复杂多变性,提出优雅降级避障控制策略,在探测传感器受扰失灵的情况下仍能够越过障碍物到达目标点。通过与人工势场避障法仿真比较,改进模糊控制法可更有效地避开障碍物,并在探测传感器异常情况下,也能保证爬壁机器人到达目标点,体现了该避障算法的优越性与可靠性。最后进行了爬壁机器人避障实验,验证了该算法的可行性。     

爬壁机器人全方位移动机构研制

开发了用于机器人壁面自动清洗装置的可越障轮式全方位移动机构。该机构保证机器人在保持机体方位不变的前提下，沿壁面任意方面直线移动或在原地旋转任意角度，同时能跨越存在于机器人运行路径中的障碍。     

轮式磁吸附超声检测爬壁机器人的设计与吸附稳定性分析

针对铁磁壁面缺陷检测的需求,设计一种融合超声检测功能的爬壁机器人。首先提出一种集耦合剂涂抹、超声检测和缺陷标记功能于一体的集成式检测机构,其次,设计一种含壁面打磨机构、耦合剂挤压机构的爬壁机器人,再次,针对机器人所处横向、竖直、悬壁3种工况,分析运动稳定性条件,包括吸附力条件和电机扭矩条件,为轮式磁吸附爬壁机器人的设计提供依据。研究结果表明:该机器人能够在铁磁壁面上实现移动和超声检测功能,包括壁面打磨、耦合剂涂抹、超声检测和缺陷标记。