基于冗余控制理论的壁面机器人真空系统的安全性

壁面爬行机器人必须具备吸附和移动功能,吸附系统的安全性是决定整机性能的关键指标．将冗余控制理论应用于负压式壁面爬行机器人的真空吸附系统中,分析了冗余理论应用于真空吸附系统的可行性并建模,提出了提高其安全性的有效措施——双真空泵冗余系统．从理论上证明了该冗余系统可以使壁面机器人的平均无故障工作时间至少延长1倍．通过实际的实验数据分析得出,该系统具有实用性和可调性,并且双泵切换具有快速性和稳定性．     

具有双负压吸盘的爬壁机器人吸附特性

介绍了一种双负压吸盘式爬壁机器人吸附机构，分析了机器人可靠吸附于垂直壁面的基本吸附力条件．基于流体网络理论建立了吸盘模型并得到吸盘在风机突然启动、机器人遇障碍以及风机突然关闭三种情况下的等效电路．通过对等效电路的分析得到吸盘内负压动态响应曲线与流阻、流容的影响，进而得到了吸盘机构参数对吸盘腔内负压的影响关系．最后通过试验和仿真进行了验证．     

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。     

玻璃幕墙清洗机器人壁面适应能力分析

针对一种负压吸盘式玻璃幕墙清洗机器人的壁面适应能力进行了分析.根据机器人在壁面上实现吸附、移动作业的工作原理,得到了吸盘吸附力的临界条件.基于流体力学理论,通过实验方法绘制了电风机吸盘系统的工作特性曲线.建立了吸盘系统流体模型,得到了吸盘内负压受外部扰动时的等效电路,并根据负压动态响应分析了吸盘结构参数对其吸附特性的影响关系.建立了控制系统模型,并设计了负压闭环控制系统.现场试验结果表明,机器人能稳定工作,壁面适应能力较好.     

双动力臂爬壁机器人运动吸附控制系统设计

本文设计了一种能够适应多种壁面、安全性高的爬壁机器人运动吸附控制系统.首先介绍了机器人的结构和运动原理,并详细描述了机器人吸附机理和真空回路控制原理.在此基础上,设计出一种通用双动力臂爬壁机器人运动吸附控制系统.分析表明,该控制系统工作性能良好,使该机器人吸附系统安全可靠,有较强的越障能力,能较好地适应各种材质和倾角壁面的作业要求.     

一种壁面牵引移动式玻璃幕墙清洗机器人

提出了一种新颖的平面玻璃幕墙清洗机器人结构设计原则,据此设计了2个自身无行走机构并依靠壁面牵引移动的清洗机器人系统.机器人吸附在壁面上,在楼顶卷扬机的牵引作用下依靠自身重力沿壁面下滑,同时完成清洗作业,并通过双负压吸盘的交替吸附跨越突起的水平窗框障碍.为提高机器人的工作能力,进行了作业安全分析,并研究了吸盘吸附力的调整控制方法.现场试验表明机器人能有效完成幕墙清洗任务,具有机构简单、效率高、成本低、清洗效果好的特点.     

具有双负压吸盘的爬壁机器人吸附特性

介绍了一种双负压吸盘式爬壁机器人吸附机构,分析了机器人可靠吸附于垂直壁面的基本吸附条件.基于流体网络理论建立了吸盘模型并得到吸盘在风机突然启动、机器人遇障碍以及风机突然关闭三种情况下的等效电路.通过对等效电路的分析得到吸盘内负压动态响应曲线,进而得到了流阻、流容等吸盘结构参数对吸盘腔内负压的影响关系.最后通过试验和仿真进行了验证.     

KDP晶体真空吸附方式对加工面形精度的影响

建立KDP晶体与真空吸盘间有限元接触模型,并利用该模型分析吸气孔和吸气槽真空吸盘对KDP晶体面形精度的影响,分析了不同直径的吸气孔真空吸盘对KDP晶体变形的影响.结果表明:增大真空吸盘的占空比,可以减小完全吸附所需的真空度.吸气孔的直径越小,表面的变形越小.研究还发现,采用吸气孔吸附方式比采用吸气槽吸附方式可以得到更理想的面形质量.该结论对提高KDP晶体面形精度有着重要指导意义.利用超精密机床采用真空孔吸附方式加工KDP晶体,加工出面形精度为1/2λ的表面.     

自动插片机的转运治具

一种自动插片机的转运治具,包括治具主体,其端面设置有负压吸盘,负压吸盘连通真空发生装置,所述治具主体相对于负压吸盘的另一端连接有活塞驱动机构;通过活塞驱动机构驱动治具主体向待转运工件移动,治具主体的负压吸盘抵压接触工件表面后,连通负压吸盘的真空发生装置启动,抽出负压吸盘内的空气,从而使工件因气压差而被负压吸盘吸附,以便转运,待输送至下一工位时,解除负压吸盘内的真空状态,则工件解除被吸附的状态,即可自负压吸盘脱离;转运工程中除抵触工件表面外,治具并无其他力作用于工件,转运过程中不会扰动工件姿态,提高了自动插片机工作可靠性,提高加工良品率。     

一项实用开发项目爬壁式石油金属油罐容积检测机器人研制成功

一项实用开发项目爬壁式石油金属油罐容积检测机器人研制成功一种可用于石油金属油罐容积测量的爬壁机器人目前在上海交通大学研制成功．这种爬壁式机器人将取代目前在石油和液体石油产品的油罐容积检测中采用的光学参比法．爬壁机器人采用永磁吸盘吸附，履带移动，对壁面...     

爬壁机器人履带吸盘的多体渐变磁化系统设计

介绍了基于多体渐变磁化系统理论研究设计的有别于传统普通吸盘结构的爬壁机器人履带吸盘结构。根据稀土永磁履带吸盘结构和性能特点， 建立了履带吸盘的简化模型和吸盘与金属壁面间隙工作空间的镜像模型。基于以上模型和稀土永磁体内部磁化强度与均匀分布的特性，推导出间隙工作空间在y方向的磁场强度的多次谐波方程表达式，证明该结构的吸盘比传统普通吸盘有更良好的磁场性能。通过对比实验验证，该履带吸盘的吸力比普通吸盘大得多，完全能满足爬壁机器人爬行性能的要求。     

壁面爬行机器人“脚”的研究

利用壁虎爬墙的原理,制造出能和壁虎的脚功能相近的材料,把壁虎的爬墙功能和现有的真空吸盘式爬墙系统结合起来,弥补现有设备的缺陷。在吸盘底部不规则方向布置仿刚毛材料,合理设计吸盘吸气的气道,保留吸盘组的高吸附力,可以制作出快捷、灵活的爬墙机器人。     

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…     

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。     

壁面清洗机器人发展趋势浅析

本文综述了国内外壁面清洗机器人的研究概况，重点介绍了几种典型的壁面清洗机器人，据此对壁面清洗机器人向实用化方向发展进行了论述，指出了利用风扇使清洗机构吸附于壁面，并将行走与清洗机构相分离，这种设计思路的优越性。     

对He等惰性气体诱导解吸CO过程的理论研究

在静态进样的质谱分析中,当惰性气体引入真空系统后,原壁面吸附的ＣＯ气体被快速解吸出来．极限真空为１０μＰａ的不锈钢真空系统充入Ｈｅ,Ｎｅ或Ａｒ后,ＣＯ的解吸速度比未充气时提高８倍,Ｈ２和ＣＨ４的解吸速度更快．本文从吸附的位势理论出发,对ＣＯ气体的快速解吸过程进行了理论分析,这种诱导解吸作用有可能用于研究真空装置内某些吸气体的快速除气,采用预充气法提高充气器件内气体的纯度和采用热封离法提高真空器件内的真空度等措施均基于这个原理．     

履带式磁吸附爬壁机器人壁面适应能力的研究

基于履带式爬壁机器人在爬壁过程中受力情况,认为机器人行走机构对壁面的适应程度系数μＲ是影响其壁面附着力的重要因素,μＲ取决于履带与壁面的贴合系数μＳ以及截荷分散系数μＬ．在机器人设计中可以采取适当加长履带、浮动支撑、载荷分散机构、柔性履带等措施,以提高爬壁机器人的壁面适应能力,实现其在壁面的安全爬行．     

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。     

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．     

对He等惰怀气体诱导解吸CO过程的理论研究

在静态进样的质谱分析中，当惰性气体引入真空系统后，原壁面吸附的ＣＯ气体被快速解吸出来，极限真空为１０μＰａ的不锈钢真空系统充入Ｈｅ，Ｎｅ或Ａｒ后，ＣＯ的解吸速度比未充气时提高８倍，Ｈ２和ＣＨ４的解吸速度更快。