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.     

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.     

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。     

轮足复合式爬壁机器人研究综述

当前轮足复合式机器人机构主要包含轮足结合、分离复合以及变形轮足,分别能够实现不同障碍通道的移动作业、复杂未知环境的探索操作以及突发应急救援等应用。然而,针对船舶、压力储罐等金属立面环境,轮足复合式爬壁机器人必须兼具壁面适应、越障和壁面过渡的全位置自主作业能力,应用于壁面焊接、清洗、检测等作业任务。对比分析当前的国内外研究,轮足复合式爬壁机器人针对在垂直和倾斜壁面的工程应用有良好的适用性,它具备适应复杂曲面工作面并能够应对非结构化工作场景。轮足复合式爬壁结构在应对曲率变化、非结构化壁面等工作将会有良好的应用前景。     

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.     

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.     

基于鲫鱼吸附原理的仿生吸盘设计与性能分析

针对现有仿生吸盘主要应用于干燥环境的现状,对鮣鱼吸盘吸附机理进行探究,运用仿生学原理和负压吸附原理,设计出一种椭圆状外形的仿生吸盘,并分别从吸附能力、摩擦抗阻能力和抗倾覆力矩能力三方面阐述各影响因素对吸盘吸附性能的影响。最后建立有限元仿真模型,利用ANSYS软件对仿生吸盘实体模型进行有限元分析,分析结果表明对鮣鱼吸盘的吸附性能起主要影响作用的是吸盘密封边的密封效果,而该密封效果与材料特性和接触面所受压应力直接相关。     

一种在驱动轮打滑情况下爬壁机器人动力学建模方法

分析了轮式爬壁机器人(WWCR)在壁面作业容易发生打滑的原因,在建立其理想纯滚动假设条件下的动力学模型基础上,基于车辆动力学理论,引入单个驱动轮的动力学方程,提出了一种在驱动轮打滑情况下WWCR的动力学建模方法.仿真算例表明,吸盘吸附力和壁面附着系数对WWCR运动轨迹影响非常大;在复杂的壁面环境下,可通过对吸盘吸附力和驱动轮力矩的协调控制,合理调节轮子的打滑程度,获得尽可能大的附着系数,并弥补打滑造成的运动轨迹偏移,从而获得良好的壁面运动性能.该建模方法为WWCR在打滑情况下的运动控制和路径规划提供了理论研究基础.     

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。     

Locomotor kinematics of the gecko （Tokay gecko） upon challenge with various inclines

Tokay geckos are skillful climbers and are able to negotiate difficult terrain such as steep slopes and overhanging inclines without losing their foothold. Here, we present data on the changes in locomotor kinematics when geckos are challenged to walk on various inclined surfaces. We trained individual geckos to move along a platform which can be tilted to simulate different slopes. The animals were filmed using a high-speed video camera. The results showed that their speed decreased with increasing slope angle, and their speed on the steep and inverted slopes （sloped angle 〉60~） decreased at a faster rate than on the shallow slopes （sloped angle 〈60~）. The geckos＇ stride length was much greater on the shallow slopes compared to the inverted slopes. The influence of stride length and stride frequency on speed was different when the geckos moved across different slopes. There are significant differences duty factor, which varied from 0.54 when wall climbing （90° slope） to 0.84 when walking on the ceiling （180° slope）. The mechanisms revealed this study will improve our understanding of control strategies in kinematics and inspire the design of robots with greater mobility.     

Divisional and hierarchical innervations of G. gecko’s toes to motion and reception

As a member of robot families, climbing robots have become one of the research hot-spots in the robotic field recently and Gekko gecko （G. gecko） has been broadly seen as an ideal model for climbing robot development. But for gecko-mimic robots, one of the key problems is how to design the robot＇s foot. In this paper, （1） high-speed camera recording and electrophysiological method are used to observe motion patterns of G. gecko＇s foot when it climbs on different oriented surfaces; （2） nerve innervations of gecko＇s toes to motion and reception are studied. It is found that the five toes of the G. gecko can be divided into two motion and reception divisions, and also its motion and reception are modulated and controlled hierarchically. The results provide important information and exclusive ideas for the foot design and control algorithm of gecko-mimic robots.     

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。     

小型地面移动机器人特殊运行姿态动力学建模与分析

该文以六履带移动机器人为研究目标，以适应越野路面及特殊功能需要，如爬越障碍、自身撑起、翻身等特殊动作。文中给出了系统构成、传动原理及系统设计方案，对运动姿态进行了描述，重点对自身撑起、爬越障碍、翻身3个特殊运动姿态进行了动力学建模，并结合动力驱动能力进行参数对比分析，得出了受力与驱动关系模型及状态临界条件：通过分析为小型地面机器人在复杂地理环境下顺利运行，提高机器人适应性提供了理论设计依据。     

基于TRIZ理论的攀爬机器人创新设计

发明问题解决原理（TRIZ）已经成为目前技术创新领域的研究热点.该文针对现有攀爬机器人存在的问题,运用TRIZ理论对其进行分析,建立其矛盾,并结合TRIZ矛盾矩阵对其进行创新求解.最后,结合攀爬机器人本身的功能需求及结构特点设计了一种新型的攀爬翻转式机器人.该机器人的适应性和多用性较好,而且能够实现迁移性攀爬.     

分布式多机器人协作研究与仿真

描述了一个分布式多机器人完成推箱子或其他任务的协作仿真平台．仿真系统可以用来试验机器人队伍的控制决策、团队组织原则．机器人可以通过环境进行协商，以简单的消息互相通讯．机器人通过传感器信息感知世界，并根据感知序列确定机器人行动．三维视图实时显示了机器人的运动状态，小地图显示了机器人的路径．     

脉动气流对烧结过程的强化作用

采用模拟原料,在实验室内的脉动烧结装置上,进行脉动气流烧结试验,探讨脉动气流的频率变化和抽风负压等因素对烧结过程的强化作用·实验结果表明,脉动气流频率分别为１,１５,３Ｈｚ时,烧结速率提高了２１８％,６３６％和７８３％·当脉动气流频率大于４Ｈｚ或抽风负压较高时,脉动频率的变化对烧结速度的强化作用不大·     

液体饱和蒸气压力和温度关系测定仪的研制

用特定材料和巧妙的方法设计制作了安全可靠和密封性好的微型锅炉 ,理论分析和实验证实压力容器(微型锅炉 )的上述性能 .以微型锅炉为基础 ,配以压力、温度传感器及控制电路制成了液体饱和蒸气压力和温度关系测定仪 ,通过对水、无水乙醇的饱和蒸气压力和温度关系的测定 ,证明该仪器在设计压力及温度范围内测得的数据与公认值吻合 ,具有一定的实用价值     

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。     

变拓扑四面体机器人攀爬安全性与参数分析

变拓扑四面体机器人是基于自主纳米群技术的一种具有多重自由度的机器人系统,由可伸缩结构(伸缩杆)和连接部分(节点)组成的四面体结构为基本单元。分析了机器人沿壁面攀爬运动的典型过程,并利用ADAMS软件进行了动态仿真实验。分析了攀爬过程的安全性问题,给出了机器人在垂直壁面和倾斜壁面的静态安全性条件,同时分析了接触力与静摩擦系数对运动特性的影响。结果表明:接触力与静摩擦系数为影响攀爬特性的关键参数,接触力和静摩擦系数越小,在一个运动周期中机器人的有效位移越小,负向速度越大,两者过小时将会导致运动的失效。     

低着色力氧化锑制备研究

为了找出低着色力氧化锑最佳的工业生产工艺条件,对氧化锑工业生产中反应温度、抽风负压及结晶器等控制因素采用单因素及正交试验方法进行了研究。结果表明,结晶器口径尺寸大小对低着色力氧化锑平均粒度的影响最大,抽风负压影响次之。低着色力氧化锑生产工艺条件要求结晶器口径Φ1 000 mm,高度6 000 mm,抽风负压400 Pa,反应温度1 100～1 150℃为佳。