爬壁機(jī)器人及行走機(jī)構(gòu)說(shuō)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(lèi)1.1真空吸附式真空吸附式爬壁機(jī)器人可分為單吸盤(pán)式和多吸盤(pán)式單吸盤(pán)式多吸盤(pán)式一、爬壁機(jī)器人分類(lèi)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(lèi)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(lèi)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(guò)在粗糙壁面上“扣”住凸緣實(shí)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(lèi)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(lèi)吸附原理圖

二、爬壁機(jī)器人移動(dòng)方式2.1腿足式2004年，美國(guó)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(dòng)機(jī)構(gòu)，用三個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)器人的五個(gè)自由度，減小了機(jī)器人的重量和能量消耗，可以在光滑無(wú)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(gè)相鄰表面間作過(guò)度爬行，也可爬越管道一類(lèi)的障礙物。

二、爬壁機(jī)器人移動(dòng)方式

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

該機(jī)器人屬于吸盤(pán)式爬壁機(jī)器人，智能性高，自由度高，能夠在各種危險(xiǎn)和復(fù)雜的環(huán)境下工作。它最大的特點(diǎn)是具有自動(dòng)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(dòng)，而且還能在爬行中實(shí)現(xiàn)的從地面到墻壁轉(zhuǎn)換的自動(dòng)爬壁。

2.2車(chē)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(cè)、清潔和噴漆等作業(yè)。

二、爬壁機(jī)器人移動(dòng)方式二、爬壁機(jī)器人移動(dòng)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?jī)蓷l履帶的差速移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。在履帶一周上安裝有數(shù)十個(gè)永磁吸附塊，其中的一部分緊緊地吸附在壁面上。移動(dòng)時(shí)，履帶在運(yùn)動(dòng)過(guò)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(dòng)方式2.4框架式（混合式?）把真空吸盤(pán)和電磁鐵分別安裝于框架上。特點(diǎn)：移動(dòng)速度較慢，機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和運(yùn)動(dòng)步態(tài)規(guī)劃比較復(fù)雜，在實(shí)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(dòng)方式

特點(diǎn)總結(jié)移動(dòng)方式優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)適用的吸附方式輪式移動(dòng)速度快，控制簡(jiǎn)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(pán)形式結(jié)構(gòu)控制復(fù)雜移動(dòng)動(dòng)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(dòng)方式及吸附方式特點(diǎn)三、爬壁機(jī)器人吸附移動(dòng)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(duì)壁面材料物要求、負(fù)載能力較強(qiáng)，技術(shù)相對(duì)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(wú)泄漏問(wèn)題，對(duì)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(wú)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(wú)噪音壁面控制比較繁瑣步行時(shí)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(wú)噪音具有較好的吸附越障功能，對(duì)壁面形狀、材質(zhì)適應(yīng)性強(qiáng)機(jī)器人體積不宜過(guò)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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