壁面?zhèn)刹鞕C器人控制系統(tǒng)畢業(yè)設(shè)計論文(已修改)
2025-07-06 04:44 本頁面
【正文】 畢業(yè)論文題 目 壁面?zhèn)刹鞕C器人 控制系統(tǒng)設(shè)計 學 院 機械工程學院 專 業(yè) 機械工程及自動化 班 級 機升0902 學 生 靳祥強 學 號 20090404026 指導教師 趙洪華 二〇一 一年 五月 三十日第一章 前言 壁面機器人在國外發(fā)展的概況壁面機器人是一種能夠在壁面上運動的極限作業(yè)機械人，它是一種由機構(gòu)學、無線通信技術(shù)、控制技術(shù)、信息技術(shù)等為一體的高科技產(chǎn)品，世界機器人大國日本在極限機器人的技術(shù)居世界前列。在過去的幾十年里，壁面機器人的技術(shù)在全世界得到迅速的發(fā)展，不同種類的樣機相繼面世。早在1966年，日本大阪府立大學工學部講師西亮，就利用電風扇產(chǎn)生的負壓作為吸附力制作了一臺垂直壁面機器人的原理樣機，這被看做是壁面機器人研究的開端。[1]日本的應用技術(shù)研究所研制出的車輪式磁吸附壁面機器人，它可以吸附在各種大型物件的表面，代替人類進行一些檢查或維修等工作。這種機器人的特征是：行走速度很快，能適應各種表面，而且對表面的油漆沒有損壞。1997年，俄羅斯莫斯科機械力學研究所研制出的用于大型壁面和窗戶清洗作業(yè)的壁面機器人采用單吸盤結(jié)構(gòu)，[2]，該機械人的吸附力由風機產(chǎn)生的真空負壓來提供，吸盤腹部裝有4個驅(qū)動輪，它可以做全方位的壁面移動。 日本光榮公司研制了一種多吸盤壁面機器人，它有兩組真空吸盤，它的本體上自帶有兩個真空泵、控制系統(tǒng)和無線通信系統(tǒng)。它能在距離遙控天線10m范圍內(nèi)作業(yè)，最大行走速度為30 cm/min， 它一次充電能持續(xù)工作約30分鐘，它可以就用高大建筑物墻壁的檢測工作。[2] 圖1俄羅斯單吸盤清洗爬壁機器人 圖2多吸盤爬壁機器人美國密歇根州立大學研制出兩種雙足結(jié)構(gòu)的小型壁面機器人，均采用真空吸附方式，[2]。，共5個運動的關(guān)節(jié)。采用模糊的控制方式，機器人的外型尺寸高80mm、 寬50mm 、質(zhì)量為450 g。它的步態(tài)規(guī)劃采用了一種有限狀態(tài)機制來描述機器人的運動狀態(tài)，并以以這個為基本建立了機器人步態(tài)規(guī)劃規(guī)則。，兩個機器人均采用欠驅(qū)動機構(gòu)，減小了機器人的質(zhì)量。機器人能在墻面、天花板上等地方爬行，以及在兩個表面之間和一些爬管道一類的障礙物間爬行。 、上世紀90年代，日本科技大學研制的NINJA1在四只獨立運動的腿上裝上四個吸盤，通過四條腿不同的運動，實現(xiàn)機器人從地面移動到天花板，它具有很強的穿越障礙的能力，主要用于高樓工作的檢查工作中。在以后的幾十年里，壁面機器人技術(shù)在世界范圍內(nèi)午到了迅速的發(fā)民，很多種類的樣機相繼研制出，并且有些已經(jīng)投入實際應用中。 壁面機器人在國內(nèi)的發(fā)展概況 和國外相比，國內(nèi)的壁面機器人的研究起步比較晚，但是進幾年已取得了很大進步。我國的工業(yè)機器人從上世紀80年代“七五”科技攻關(guān)開始起步，在國家的支持下，通過科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機器人本體設(shè)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)等有關(guān)的技術(shù)。，采用負壓吸附，全方位移動輪，用于廢液存罐罐壁焊縫缺陷檢測。[37] 上海大學也較早開展高樓壁面清洗作業(yè)機器人的研究，先后研制出了垂直壁面爬壁機器人和球形壁面爬壁機器人。，該球形壁面機器人采用多吸盤、負壓吸附、6足獨立驅(qū)動腿行走方式，可用于不同曲率半徑的球形外壁面。[37]哈爾濱工業(yè)大學開發(fā)的CLRII型壁面清洗壁面移動機器人是專為瓷磚壁面的清洗而設(shè)計制造的,通過風機的高速旋轉(zhuǎn)將空氣從吸盤腔內(nèi)抽出，在吸盤內(nèi)產(chǎn)生負壓，依靠吸盤內(nèi)外的壓差使機器人附著在壁面上，已有成品（1）吸附技術(shù)的發(fā)展：吸附技術(shù)在壁面機器人發(fā)展中起關(guān)鍵的作用，它能決定機器人的應用范圍。現(xiàn)在的吸附技術(shù)有很大的局限性，在很多情況下不能滿足實際應用的要求。所以，它的發(fā)展是壁面機器人發(fā)展的一個種要方向.[2]（2）小型化、微型化：有相同功能要求的情況下，體積小、質(zhì)量輕的機器人有比較小的能耗 還有比較高的靈活性，所以小型化，微型化是當前機器人發(fā)展的一個趨勢。（3）智能化： 與人工智能想結(jié)合，使機器人在封閉的環(huán)境中能夠具有一定的自主決策的能力，完成任務，并具有自我保護的能力，是自動機器人發(fā)展的重要方向，也是爬壁機器人的重要發(fā)展方向。（4）模塊化： 為了讓機器人能在不同的場合工作，根據(jù)工作的要求，在不需要重新設(shè)計系統(tǒng)備件下，充分利用已有的機器人系統(tǒng)，就使機器人具有模塊化機構(gòu)，根據(jù)工作要求，把需要的模塊直接連接起來組成新的機器人。第二章 小型壁面機械人本體結(jié)構(gòu)簡介為實現(xiàn)壁面移動機器人在壁面上自由靈活的移動，同時能夠完成工作載荷，機器人應該具備兩大部分控制系統(tǒng)和執(zhí)行系統(tǒng)，這兩大系統(tǒng)必須在輔助系統(tǒng)的協(xié)作下協(xié)調(diào)一致。 是壁面移動機器人的總體系統(tǒng)示意框圖。另外，要實現(xiàn)壁面移動機器人的安全的可控型的移動工作，還需要一套控制系統(tǒng)。 輔助系統(tǒng) 控制系統(tǒng) 遙控器任務載荷 無線通信傳感裝置中心處理器 行走裝置吸附裝置任務執(zhí)行裝置執(zhí)行系統(tǒng)（機器人本體） 為了實現(xiàn)小型壁面機器人能在壁面上靈活高效的完成任務，對機器人提出了以下幾種具體的技術(shù)要求：a、吸附方式： 臨界吸附（負壓吸附與反推力吸附結(jié)合），單吸盤，單風機。b、移動方式：電機驅(qū)動兩個相對獨立的輪子作全方位的移動?！、最大壁面移動速度：在0～8m/min 范圍內(nèi)無級可調(diào)。d、越障能力：跨越臺階高度，壁面0～ cm。e、重量：壁面機器人本體重 ≤4 kg，負重 ≤2kg。f、大?。罕诿鏅C280280280 mm。g、控制系統(tǒng)：由地面操作人員遙控操作。壁面機器人的移動一般有輪式、履帶式和足式三種。足式機器人：有較高負載能力，但是設(shè)計和制造比較困難，容易增加系統(tǒng)的復雜性，并且它的移動速度比較慢；履帶式機器人：履帶驅(qū)動的基本設(shè)計比較簡單：兩條履帶分別置于機器人的兩側(cè)， 作用類似于大輪子。它的接觸面積比較大，適應性強，代價是要增大綜的體積，它不易轉(zhuǎn)彎。輪式移動機器人：移動速度快，易控制，但是接觸面積小，維持一定的磨擦有困難，靈活性好，具有高效的工作效率。所以先用輪式驅(qū)動的移動方式。機器人有兩個相對獨立的車輪，它們分別有兩面臺相對獨立的電機控制，這樣不但操作容易，而且能實現(xiàn)360度的旋轉(zhuǎn)。當兩臺電機都不運動時，機器人處于靜止的狀態(tài)；當兩個輪子向相同的方向運動時，機器人前進或者后退；當兩個獨立的輪子向相反的方向運動時，機器人做360度的旋轉(zhuǎn).[8]機器人的吸附主要有負壓吸附和磁極吸附兩種方式。兩者中的磁極吸附結(jié)構(gòu)比較簡單，吸附力大，但要求壁面必須是導磁材料，適用的范圍比較小。[9] 負壓吸附法具有不受壁面材料限制的優(yōu)點，需要注意的是當壁面凹凸不平
環(huán)評公示相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1