【正文】 4 不變的前提下沿平面上任意方向直線移動或在原地旋轉任意角度。 爬壁機器人移動機構的研究現(xiàn)狀 目前，實現(xiàn)機器人壁面移動的方式很多， 概括起來主要有以下幾種 [ 5]： （ 1） 輪 驅動軌行式 移動機構用車輪夾緊在壁面軌道兩測，當驅動輪旋轉時，依靠車輪與軌道間的摩擦力實現(xiàn)上下移動，這種機構實現(xiàn)容易、運行可靠，但對壁面有鋪設導軌要求且移動方向受導軌的限制。機器人技術的出現(xiàn)和發(fā)展，不但使傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)和科學研究發(fā)生根本性的變化，而且將對人類的社會生活產(chǎn)生深遠的影響。以機器人代 替人類從事各種危險、繁重、重復、單調及有毒有害的工作是社會發(fā)展的一個趨勢。 （ 2）偏心扭擺式 機器人可采用偏心扭擺雙吸盤行走機構形式，當一個吸盤吸附時，另一個吸盤通過偏心機構扭擺一定的角度實現(xiàn)移動，二個吸盤交替工作達到行走目的。 爬壁機器人壁面吸附機構的研究現(xiàn)狀 傳統(tǒng)爬壁機器人按吸附功能可分為真空吸附和磁吸附兩種形式。 我國研制出了單吸盤輪式氣囊密封裝置的壁面移動機器人， 如圖 所示， 其吸附機構包括真空泵、壓力調節(jié)閥、密封機構等。在分析壁虎生物原型吸附的功能原理和作用機理的基礎上，探索出一種與壁虎腳趾表面結構相近的，經(jīng)物理改進的極性高分子材料（人造壁虎仿生腳干性粘合劑），設計并制作模擬壁虎腳趾的吸附裝置，該吸附裝置將適應于各種材質（如玻璃，粉墻和金屬等 ）和任意形狀的表面（如平面，柱面，弧面和拐角等）。正因為微型爬壁機器人展示了誘人的應用前景和軍民兩用上戰(zhàn)略意義，所以引起了世界各國的重視。所以，綜合考慮各方面因素，本課題中爬壁機器人的移動機構選用履帶式結構。如此使得機器人幾乎 全方向的 . 在本文中，我們描述了 ODV 技術在真實世界，在一個完全的機器人系統(tǒng)中的第一次使用，系統(tǒng)討論被稱全方向的檢驗系統(tǒng) (ODIS)。 履帶的結構形式 常見的兩種履帶構形 如圖 所示。 ?? 山東科技大學學士學位論文 10 2 壓力容器檢測爬壁機器人的總體方案設計 爬壁機器人的功能要求 本課題研究的是在役鋼制壓力容器的外圓壁面檢測用爬壁機器人，要進行此機器人的設計，首先要了解本課題對爬壁機器人的基本功能要求和設計參數(shù)。 （ 2）移動方式 在移動機器人中，輪式和履帶式移動方式已獲得廣泛的應用，但是足式移動方式具有輪式和履帶式所沒有的優(yōu)點。為維持機器人負壓腔內 的負壓，還需要有密封機構，使機器人可靠地吸附在壁面上并產(chǎn)生足夠的正壓力，從而使驅動機構產(chǎn)生足夠的摩擦力以實現(xiàn)移動功能。磁吸附法可分為電磁體和永磁體兩種，電磁體式維持吸附 力需要電力，但控制較方便。 山東科技大學學士學位論文 3 （ 3）車輪式 這種移動機構依靠排風方式產(chǎn)生密封腔的負壓以達到壁面吸附，行走功能由車輪機構實現(xiàn)。其中，爬壁機器人因為其在核工業(yè)、石化企業(yè)、建筑、消防、造船等行業(yè)的廣泛應用，以及其高空作業(yè)的特性越來越受到人們的關注。經(jīng)過校核，在一定條件下，該爬壁機器人能夠完成對壓力容器壁面的巡檢。 爬壁機器人在解決了吸附與移動的矛盾、跨越障礙等問題后，又開始向自主型機器人的方向發(fā)展。 近來，隨著研究的深入，爬壁機器人輪式全方位移 動機構逐漸成熟。由于選用了多子真空吸附、足式移動，其吸附性好，結構簡單，由于吸盤采用列吸盤組，有效吸附面積大，吸附力大，對壁面的不平度、彎曲度、空隙都有較強的適應能力。 國內外爬壁機器人的發(fā)展趨勢 由于傳統(tǒng)爬壁機器人具有很多的不足之處（如對壁面的材料和形狀適應性不強，跨越障礙物 的能力弱，體積大，質量重等），因此未來爬壁機器人的結構逐漸向著實用化的方向發(fā)展，從而呈現(xiàn)出新的發(fā)展趨勢。目前國內外正對此進行積極研究，這方面日本取得了較大的成果。吸盤式能較好的跨越障礙，但結構復雜且移動速度慢，控制也比較復雜；車輪式移動速度快、轉彎靈活，但是很難保證提供足夠大的吸附力；履帶式壁面適應性強，履帶著地面積大，可提供足夠的吸附力，但由于摩擦力過大而不容易轉彎。 Flann, 2021)。 （ a） （ b） 圖 兩種常見的履帶形狀 由于在役壓力容器的外壁面較為光整（不考慮外壁的其它附件），可能的障礙只有微小的焊縫突起等，壁面起伏不大，所以對本課題研究的爬壁機器人的越障能力要求不高，考慮到結構簡單和檢測過程中行走的穩(wěn)定性，因此采用圖 （ a）所示的結構形式。 爬壁機器人的基本功能 爬壁機器人要在壁面移動，對壁面進行巡檢，并將檢測結果反饋回來，就需要解決幾個重要的問題： （ 1） 吸附與行走問題 吸附與行走是爬壁機器人最基本的兩個功能，因此爬壁機器人應具有一定的吸附力，其產(chǎn)生的摩擦力能夠大于機器人的重力，防止墜落；還應保持一定的驅動力，能夠使機器人在壁面上自由移動。正是由于足式結構多樣、運動靈活，適應于各種形狀的壁面上，而且能夠跨越障礙物，因此足式結構將在爬壁機器人上有著較好的應用前景。 圖 是 采用工業(yè)控制計算機 STD 總線為核心，配置外圍模板組成的機器人計算機控制系統(tǒng)。 在爬壁機器人的壁面吸附方面，國內外的研究者在不同的研究方向上取得了很大進展，并在許多方面實現(xiàn)了技術創(chuàng)新和突破。當一組吸盤吸附工作時，另一組吸盤可以移動行走或轉動方向。這種爬壁機器人靠磁性車輪對壁面產(chǎn)生吸附力，其主要特征是：行走穩(wěn)定速度快，最大速度可達 9m/min，適用各種形狀的壁面，且不損壞壁面的油漆。重點是爬壁機器人的移動機構、吸附機構和驅動系統(tǒng)的設計及校核。 由于爬壁機器人應具有能跨越障礙物，并能從地面自動爬上壁面或從壁面返回地面的功能。 （ 6）獨立驅動足式 多足壁面移動機構是在多足機構的足端連接一個或幾個吸掌構成，其優(yōu)點是機動性較好，可以適應不同形狀的壁面，有較強的越障能力等。該履帶吸盤的吸力比普通吸盤大很多，完全能滿足爬壁機 器人爬行性能的要求。以移動機器人作為控制平臺，在計算機與單片機之間實現(xiàn)無線通信，進而通過單片機與機器人之間的接口，實現(xiàn)無線方式控制移動機器人，也實現(xiàn)對遠 程機器人的實時監(jiān)控。由于其獨特的運行機理，超聲波電機具有傳統(tǒng)電磁式電機不具備的