爬壁機(jī)器人及行走機(jī)構(gòu)說課講解

爬壁機(jī)器人及行走機(jī)構(gòu)一、爬壁機(jī)器人分類1.1真空吸附式真空吸附式爬壁機(jī)器人可分為單吸盤式和多吸盤式單吸盤式多吸盤式一、爬壁機(jī)器人分類1.2磁吸附式磁吸附爬壁機(jī)器人是依靠磁力吸附于壁面，適用于導(dǎo)磁性材料構(gòu)成的壁面。一、爬壁機(jī)器人分類1.3旋翼吸附式

使用螺旋泵或者涵道的風(fēng)扇產(chǎn)生合適的推力，從而使機(jī)器人能夠穩(wěn)定可靠地貼附在壁面上

一、爬壁機(jī)器人分類1.4機(jī)械力抓持吸附式

SpinyBot的腳上有極細(xì)小的倒鉤刺，通過在粗糙壁面上“扣”住凸緣實現(xiàn)爬壁，適合在水泥壁面、磚壁面上作業(yè)一、爬壁機(jī)器人分類1.5基于范德華力的仿生壁虎腳掌吸附式(干性粘劑--人造仿生壁虎腳)大量的微精細(xì)剛毛保證了壁虎腳掌與接觸面的充分接觸，從而產(chǎn)生強(qiáng)大的黏附力一、爬壁機(jī)器人分類吸附原理圖

二、爬壁機(jī)器人移動方式2.1腿足式2004年，美國密歇根州立大學(xué)研制的兩種雙足式小型爬壁機(jī)器人.這兩款樣機(jī)均采用欠驅(qū)動機(jī)構(gòu)，用三個電機(jī)驅(qū)動機(jī)器人的五個自由度，減小了機(jī)器人的重量和能量消耗，可以在光滑無孔的壁面上可靠吸附，例如在墻壁、天花板上爬行，以及在兩個相鄰表面間作過度爬行，也可爬越管道一類的障礙物。

二、爬壁機(jī)器人移動方式

香港城市大學(xué)和英國多個大學(xué)的學(xué)者在2005年合作開發(fā)出了多足部多吸盤式爬壁機(jī)器人RobugⅡs，如右圖所示。

該機(jī)器人屬于吸盤式爬壁機(jī)器人，智能性高，自由度高，能夠在各種危險和復(fù)雜的環(huán)境下工作。它最大的特點(diǎn)是具有自動尋跡功能和非常靈活的腳，機(jī)器人不僅在墻壁上和地面上能夠自由移動，而且還能在爬行中實現(xiàn)的從地面到墻壁轉(zhuǎn)換的自動爬壁。

2.2車輪式

日本三菱重工兩組永磁鐵安裝于機(jī)器人腹部能夠保證機(jī)器人可靠地吸附于鋼質(zhì)表面，用于壁面檢測、清潔和噴漆等作業(yè)。

二、爬壁機(jī)器人移動方式二、爬壁機(jī)器人移動方式2.3履帶式右圖所示，哈爾濱工業(yè)大學(xué)研制了永磁鐵吸附履帶行走式爬壁機(jī)器人，靠兩條履帶的差速移動來實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。在履帶一周上安裝有數(shù)十個永磁吸附塊，其中的一部分緊緊地吸附在壁面上。移動時，履帶在運(yùn)動過程中，可以保持固定數(shù)量的永磁吸附塊吸附于壁面，也就保持了一定的吸附力。二、爬壁機(jī)器人移動方式2.4框架式（混合式?）把真空吸盤和電磁鐵分別安裝于框架上。特點(diǎn)：移動速度較慢，機(jī)構(gòu)設(shè)計和運(yùn)動步態(tài)規(guī)劃比較復(fù)雜，在實際應(yīng)用中如果損壞修復(fù)麻煩。三、爬壁機(jī)器人吸附移動方式

特點(diǎn)總結(jié)移動方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用的吸附方式輪式移動速度快，控制簡單著地面積小越障能力低真空吸附磁吸附足式壁面適應(yīng)能力強(qiáng)越障能力強(qiáng)負(fù)載能力大一般為多吸盤形式結(jié)構(gòu)控制復(fù)雜移動動作為間隙性速度慢真空吸附磁吸附仿生粘性材料履帶式著地面積大，吸附可靠性高，壁面適應(yīng)性強(qiáng)，行走速度較快，負(fù)載能力大機(jī)構(gòu)復(fù)雜轉(zhuǎn)向困難真空吸附磁吸附仿生粘性材料3.1移動方式及吸附方式特點(diǎn)三、爬壁機(jī)器人吸附移動方式

特點(diǎn)總結(jié)

吸附方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)負(fù)壓吸附對壁面材料物要求、負(fù)載能力較強(qiáng)，技術(shù)相對成熟壁面粗糙度要求高、需要真空泵、有噪音、太空中適用正壓吸附（推力吸附）無泄漏問題，對壁面形狀適應(yīng)性強(qiáng)，越障容易控制復(fù)雜，噪聲大、體積大、效率低、技術(shù)不成熟太空中不適用電磁吸附控制方便、負(fù)載能力強(qiáng)、無噪音壁面需導(dǎo)磁、維持吸附力需要電能，電磁鐵本身重量大永磁吸附不耗電，負(fù)載能力強(qiáng)，無噪音壁面控制比較繁瑣步行時磁體與壁面離合需很大的力，且吸附表面必須為磁性材料機(jī)械力抓持吸附吸附牢固，能跨越一定的障礙只能在有抓持的壁面上吸附通用性差干性粘劑（仿生壁虎腳掌）無噪音具有較好的吸附越障功能，對壁面形狀、材質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)機(jī)器人體積不宜過大，目前只能用于微小型爬壁機(jī)器人加工較難，易損耗，技術(shù)尚不成熟四、主要參考文獻(xiàn)

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