爬杆机器人论文综述
中文摘要
姓名：曲新波 学号：101014109 指导老师：谭月胜
爬杆机器人家族很庞大,从动力源进行划分,主要分为机械式和气动式两大类。从有无控制系统的层面进行划分,主要分为普通型和智能型两大类。普通型就是只有动力源、执行机构,智能型相比普通型还有(反馈)控制机构。智能型在实现运动的难度上比普通型要低。论文中,笔者所研究制造的蠕行式仿生爬杆机器人为非智能型机械式爬行器。
论文在比较几类爬行机构的优劣的基础上,确定了机器人本体的大致结构。在此基础上详细阐述了仿生爬行的原理和机器人模块化设计的理念。根据路灯杆的尺寸数据,设计并制造出机器人样机。机器人建模的过程(功能的实现与机械结构的尺寸优化)包括以下几个关键点:爬杆机器人设计中的功能机构的协调配合、攀爬手臂夹持重合度的选择、攀爬力的变化与结构参数之间的关系、攀爬力零点的渡过等难点的设计方法和设计准则,为此类爬行机器人的设计提供参考、论文中,对机器人展开运动学和动力学仿真分析。运用ADAMS对用Solldworks所建机器人模型展开运动模拟仿真分析,测试运动部件的各项运动参数和受力情况并优化所建模型的尺寸参数。机器人中关键部件如机械手连接臂,对机器人的稳定爬行很重要,运用有限元分析软件ANSYS对此进行承载受力分析,查看各机械臂的变形挠度。
关键词:爬杆机器人,变直径杆,攀爬,仿生学 1.1论文研究的目的和意义
目前全国日益加快的现代化建设步伐,除了2008年8月在北京举办的奥运会、2010年将要在上海举办的世博会之外,随着我国国民经济的飞速增长、人民生活水平日益提高,城镇中随之矗立起无数的高层城市建筑,各类集实用性与美观性一体的市政、商业工程诸如电线杆、路灯杆、大桥斜拉钢索、广告牌立柱等(图1-1),它们通常5-30米,有的甚至高达百米,壁面多采用油漆、电镀、玻璃钢结构等,由于常年裸露在大气之中,风沙长年累月的积累会形成灰尘层,该污染影响城市的美观,同时空气中混合的酸性物质也会对这些城市建筑特别是金属杆件造成损坏,加快它们的生锈,并缩短它们的使用寿命,需要定期进行壁面维护工作。
图1-1变直径杆城市建筑图
为保持清洁,许多国际性城市如厦门、深圳、香港等地规定,每年至少清洗数次。目前传统的清洗技术主要分为人工清洗(化学药剂清洗)和高压水枪清洗等方法。其中人工清洗是由清洁工人搭乘吊篮进行高空作业来完成,工人的工作环境恶劣,具有很大程度上的危险性,工作效率也很低,耗资巨大。化学药剂中所用的去污剂具有很强的毒副作用会对人造成潜在的危害,并易造成环境的二次污染;高压水枪清洗耗能比较大、成本高,且对周边环境有很大的影响。在利用高压水枪进行清洗时,它的周边不能有车辆!行人通过,且不能有过近的建筑物"其它高空作业诸如:各种杆状城市建筑的油漆、喷涂料、检查、维护,电力系统架设电缆!瓷瓶清洁等工作主要由人工和大型设备来完成,但它们都集中表现出效率低、劳动强度大!耗能高、二次污染严重等问题。
随着机器人技术的出现和发展以及人们自我安全保护意识的增强,迫切希夕望能用机器人代替人工进行这些高空危险作业,从而把人从危险、恶劣、繁重的劳动环境中解脱出来。开发能在施工现场实际运用的立柱爬杆清洗机器人,将是很有意义的,必具有良好的经济效益和社会效益。
爬杆清洗机器人的使用将大大降低高层杆状建筑的清洗成本,改善工人的劳动环境,提高劳动生产率,或将带来清洗业的一次革命。这种机器人的研制必将具有很大的社会效益、经济效益和广阔的应用前景。该课题旨在研发一种新型的、结构简单、经济适用、价格便宜、操作简便的适用于路灯杆等杆状城市设施可搭载清洗、维护设备的爬杆机器人,用以解决当前城镇中存在的影响市容的公共设施的清洗、维护问题【1】【2】。该机构要能保证良好的运行效果,低耗能高效率,绿色环保,节省人力物力。
1.2国内外研究现状及存在的主要问题
机器人是人类新世纪的伟大发明之一,是传统的机构学与近代电子技术相结合的产物,是计算机科学、控制论、机构学、信息科学和传感技术等多学科综合性高科技产物,它是一种仿人操作、高速运行、重复操作和精度较高的自动化设备,机器人技术的出现和发展,不但使传统的工业生产和科学研究发生根本性的变化,而且将对人类的社会生活产生深远的影响【3】。机器人产业己成为当代应用最广泛、发展迅速的高科技产业之一。机器人作为高技术领域的一个重要分支,将成为21世纪各国争夺的经济技术的制高点【4】。
1.2.1机器人的分类
机器人的种类多种多样"
从应用环境出发,将机器人分为两大类:工业机器人、特种机器人。或者分为两类:制造环境下的工业机器人、非制造环境下的服务与仿生机器人。仿生机器人是未来机器人领域的一个发展方向,按仿生学角度来分可分为:蝗螂式爬行机器人、蜘蛛式爬行机器人、蛇形机器人、尺镬式爬行机器人等。按驱动方式来分可分为:气动爬行机器人、电动爬行机器人和液压驱动爬行机器人等。按行走方式可分为:轮式【5】、履带式、蠕动式、多足式等。
按工作空间来分可分为:管道爬行机器人、壁面爬行机器人【6】、球面爬行机器人、陆地移动机器人、水下机器人、无人飞机!空间机器人等。按功能用途来分可分为:焊弧爬行机器人、检测爬行机器人、清洗爬行机器人【7】、提升爬行机器人、医疗机器人、军用机器人、助残机器人、巡线爬行机器人、玩具爬行机器人等。
根据不同的驱动方式和功能等可以设计多种不同结构和用途的爬行机器人,如气动管内检测爬行机器人,电磁吸附多足式爬行机器人、电驱动壁面焊弧爬行机器人等,每一种形式的爬行机器人都有各自的应用特点。
1.2.2研究现状
爬行机器人【8】【9】【10】是机器人大家族中的一员,爬升机器人因为需要克服重力的作用而可靠地依附于爬升表面上并自主移动,完成特定条件下的作业,区别于平面移动机器人,故爬升机器人是机器人领域的一个重要研究分支,从运动方式上来表征的一种机器人,形式是多种多样的。爬行机器人并不少见,但是通常来说,这类机器人大多采用多足来进行移动或是使用腹部的摩擦表层来左右扭动前进。更主要的是,平常的机器人,因为体积或行动方式的影响,不能到一些特殊的地方进行工作,比如说管道,壁面等等特种用途的领域。
爬升机器人与一般地面移动机构的最明显不同是需克服重力的作用而可靠地依附于爬升表面上并自主移动,完成特定条件下的作业。
最早开始研究且研究最多的是爬壁机器人【11】【12】,适于高层建筑、水力发电大坝等垂直壁面【13】【14】和大球形表面上的危险作业。对于管道外壁表面【15】,已有车轮移动形!姿态可变形、尺镬形和多关节形机器人,用于石油、化工企业等多为水平管线上的检查和诊断,且牵引力较小。
国内外的学者很早就对爬行机器人进行研究工作,获得了丰硕的成果。
目前,国内外提出的一些依附于杆体表面的自动爬行机构主要有电动机械式爬杆机器人、电动液压式爬杆机器人和气动蠕行式爬杆机器人【16】【17】【18】【19】等。 电动机械式爬行器是由电动机带动链轮、带轮、齿轮驱动夹紧杆体的前后轮向同一方向转动,依靠行走轮与杆体的摩擦力使爬升器沿杆体上升下降【20】。螺旋运动爬升机器人的爬行动作是由轮子的安装位置决定的,轮子滚动方向与水平面成一定角度,这样轮子转动时它在杆体上形成的是螺旋轨迹,沿此轨迹通过电动机的正反转该机构便可实现上升和下降运动。电动机械式爬杆机器人和螺旋线运动爬杆机器人都是以电动机带动滚轮压紧杆体,依靠此摩擦力带动整个机器人沿杆体上升和下降。如果工作阻力和重力大于摩擦力就不能安全运作,且机器人总体机构较复杂。
气动蠕行式爬杆机器人用气缸驱动机构实现交替夹紧和移动,其向上爬行时气缸动作一个周期的过程为下部汽缸夹紧,上部汽缸松开,提升汽缸活塞杆伸出,上部上升;上部汽缸夹紧,下部汽缸松开,提升气缸体上升,下部上升。如此反复,机器人就可以连续爬行。对于气动蠕行式爬杆机器人,其上升和下降运动的实现由气压控制,需要气源和气动控制系统,因此其设备成本较高。
国外有代表性的有东京大学研制的关节型行走机器人,可沿水平或垂直的直杆爬行,能跨越法兰、平行杆【21】,并可绕T型杆和L型杆爬行。国内比较典型的有上海交通大学机器人研究所研究开发的一种斜拉桥缆索涂装维护用气动蠕动式爬缆机器人【22】,见图1-2,可在各种斜度的缆索上爬行,能完成缆索检测、清洗等工作,并具有一定的智能性。
图1-2气动蠕动式爬缆机器人机构简图
机器人由基础模块即爬升机构加装相应的作业模块而成。爬升机构本体分上体、下体两部分,其间由两只提升气缸和两组导向轴副相联接,可相对移动一个行程距离"提升气缸上部的活塞杆端头通过浮动接头与上体安装板联接,缸体由中央轴与下体安装板相联。导向轴承座通过弹性垫安装于下体安装板上。导向轴随上体安装板沿导向轴承座内的直线轴承移动时,能绕轴线作摆动,使整体机构能沿缆索爬升。
此外还有浙江大学陈俊龙教授设计的气动爬杆机器人【18】,如图1-3所示。
在上部(10)和底部(1)上,各装有一对套在直杆上的爪子(机器人可在地面上方便地作水平移动,使两爪轻套在杆子上),每对爪子由固定爪和活动爪组成,固定爪(13)和(15)分别固定安装在上部(10)和底部(1)上,依靠活动爪的压紧和松开实现对直杆的抱紧和松开。而活动爪(12)和(14)的紧松则由各自的气缸实现,如图中的上夹气缸(11)和下夹气缸(16)。攀爬运动的动力由升降气缸(6)提供,升降气缸(6)的缸体固定在底部(1)上,而球头活塞杆(7)的球头则安装在上部(10)上。当上夹气缸(11)松开,下夹气缸(16)夹紧时,升降气缸(6)下腔进气,上腔排气,则活塞和球头活塞杆(7)推动上部(10)沿着导柱(8)向上移动,到达行程终了位置时,上夹气缸(11)夹紧,然后下夹气缸(16)松开,即上爪紧,下爪松,与此同时,升降气缸(6)上腔进气,下腔排气,从而使升降气缸的缸体连同安装的底部(1)一起沿着导柱(8)上升到与上部(10)相合止,至此,完成了攀升的一个循环。这样,机器人一步一步往上攀升。 清华大学研发设计的爬杆机器人采用自重式锁紧机构【20】 (如图1-4(a)所示),机器人靠自重压迫钢球使滑块(机械手)锁紧在杆壁上,可以爬行较小范围的变直径杆,但该结构只可单向爬行(从下往上或是从大直径处向小直径处爬行)。该机构改进后可爬升和返回,如图1-4(b、c)所示,由小气缸推动钢球解锁,便可双向爬行,但需要加上一套气动控制设备。目前要实现变直径杆的爬行和返回则只能依靠气动蠕行式爬行器来解决(如图1-2、1-3所示),其上升和下降由气压控制,设备成本较高。
电动机械式管外爬行机器人,国内比较典型的有陕西科技大学研制的管外爬杆机器人【23】,如图1-5所示。
管外爬杆机器人抓紧装置,包括立柱(15)以及可固定在立柱上的上箱体(6)和下箱体(16),上、下箱体(6)、(16)上分别设置有上、下凸轮轴(5)、(10),上、下凸轮轴(5)、(10)通过连杆(13)和曲柄(14)将上、下箱体(6)、(16)连为一体,在上箱体(6)内的上凸轮轴(5)上设置有上凸轮(4),在上凸轮(5)的上下两侧还设置有可与上凸轮(5)保持接触的上爪臂(2)和与立柱(15)相接触的上爪头(1),在下箱体(16)内的下凸轮轴(10)上依次设置有凸轮(11)、(12),凸轮(11)、(12)的两侧还设置有可同凸轮(11)、(12)保持接触的下爪臂(9)和与立柱(15)相接触的下爪头(8)。上、下爪臂(2)、(9)与上、下箱体(6)、(16)之间还设置有弹簧(3)。上、下箱体(6)、(16)上还设置有与立柱(15)相接触的导轮(7)。通过曲柄的转动和连杆
一种爬楼机器人
一种爬梯机械人的设计
[摘要]
在日常生活和生产中经常要将重物搬上楼梯，传统的方法基本是靠人力搬运完成，有时由于重物太重或人手不足而无法搬运，本课题就是为克服这个难题而设计的。本论文主要对爬楼机器人星型轮的传动机构及控制系统进行详细设计。首先介绍了国内外爬楼机器人研究现状，阐明本课题研究的目的、意义。然后进一步介绍了本爬楼机器人总体结构。在深入分析爬楼机构及其攀爬对象的基础上，设计了相对优势较明显的轮组结构爬楼机器人。对机器人小车的运动学模型进行分析，论证小车实现任意曲线运动所包含的自转、直线前进、圆弧前进三个基本运动单元的可行性。引入虚拟样机技术，通过Pro/Engineer三维建模并进行模拟运动仿真。文章最后研究设计了在各种环境下，以单片机 C8051F310 为核心的爬楼控制系统。在控制系统中，采用超声波传感器的对称排列，获取了自主上楼梯所必须地两个关键参数θ和 q；对驱动大功率电机的电路进行分析，设计了更适合大功率，更安全的电机驱动电路，直流马达配合高功率MOSFETⅡ型驱动器。
关键词：爬楼机器人；三星轮； MOSFET驱动电路；单片机 C8051F310 Abstract
II
Abstract
Moving weight from up and down is required in our daily activities and productivities, and it
was done by hand. While it is too heavy or short –handed to finished in some times. This thesis is
designed to overcome the obstacles and it gives a detailed designing on transmission device and
control system of star-like wheel of stair-climbing robot. Firstly ,it introduced a current situation of
一种适应不同导杆直径的多姿态爬杆机器人
一种适应不同导杆直径的多姿态爬杆机器人
李楠;纪小刚;徐凯;崔爱强
【期刊名称】《现代制造工程》
【年(卷),期】2011(000)009
【摘 要】设计一种既能做沿杆的直线运动,又能做绕杆旋转运动的爬杆机器人,该机器人由六角支架、直行部件、旋转部件和导向换向装置等组成,并能在一定范围内适应不同直径的导杆.详细阐述该机器人各种部件的工作原理及特点,并给出了设计结果.机器人结构新颖,工作简单可靠,动作灵活,可以广泛应用于各种高空作业.
【总页数】4页(P58-61)
【作 者】李楠;纪小刚;徐凯;崔爱强
【作者单位】江南大学,无锡214122;江南大学,无锡214122;江南大学,无锡214122;江南大学,无锡214122
【正文语种】中 文
【中图分类】TH122
【相关文献】
1.丝杆移动型爬杆机器人的机构设计与分析 [J], 张兆龙;孙金风;胡亮
2.一种多姿态爬杆机器人无线控制系统设计 [J], 李楠;菅宗昌;曲迪;徐凯;单晖;纪小刚;崔爱强;朱生茂;田少杰;刘智慧;李丹
3.关节-轮式爬杆机器人多姿态力学模型与稳定性研究 [J], 杨书建; 侯宇; 卢蒙
4.一种具有越障功能爬杆机器人的设计 [J], 李诗朕;周扬理;王国栋;丁睿;贺连升
5.一种用于电力维修的爬杆机器人设计 [J], 冯玉;吴少雷;吴凯;李君;何水兵;韩波 因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买
爬杆机器人
爬杆机器人
一．设计背景
现在大多数高压电线杆是不容易检测器损坏程度的。于是我们设计了一种爬行机器人，可以沿电力电线自主行走、跨越障碍，装上携带的传感仪器可以对杆塔、导线及避雷线、绝缘子、线路金具、线路通道等实施接近检测。
二． 方案构思
爬杆机器人这要分为两个动作，一是加紧，二是向上的爬升或下降。
我们通过两个手臂来抓紧杆件再通过手臂上的电机来实现机器人的爬升和下降。
三．整体的结构
1. 总装图
爬行机器人分为两个部分，分别为上下手臂和中间的上升机构
2. 机械的手臂
我们设计的机械手臂采用的是曲柄滑块机构，通过电机带动齿轮转动，齿轮和滑块之间用丝杠螺母连接从而使滑块运动，当滑块向上移动时，杆子将向内移动，最终实现两个手臂的夹持
。
松开时，齿轮反转，滑块向下移动，杆子向外，实现松开。
3. 上升装置
上升的装置，我们还是采用了丝杠螺母机构，丝杠用电机通过齿轮带动，正转时，上手臂上升，反转时下手臂上升。
下降时，就反之。
4. 运动流程
上手臂
下手臂 丝杠部分
上手臂上升
松开
夹紧
正转
下手臂上升
夹紧
松开
反转
5. 运动过程的各个阶段
1、上手臂A和下手臂B位置离的较近
2.下手臂B夹紧不动，丝杠转动使A上升
3、上手臂A夹紧，丝杠反转使下手臂B上升
这样就实现了向上爬行。
四、电机选择
我们的爬杆机器人一共有3个电机，分别是控制手臂的两个和上升或下降部分的电机，由于每个电机都需要正反转，且运动要能控制，所以，控制部分我们选用了单片机来控制。
由于我们的爬杆机器人是全封闭的，电机控制方面的用电问题是个麻烦，经过讨论，我们决定用干电池来提供电。
五．渲染图
爬壁机器人设计毕业论文
毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明
原创性声明
本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
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学位论文原创性声明
本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名： 日期： 年 月 日
学位论文版权使用授权书
本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名： 日期： 年 月 日
北航 26届冯如杯 新型轮式爬杆机器人
北京航空天大学第二十六届“冯如杯”学生学术科技作品竞赛参赛作品
1
项目名称：新型轮式爬杆机器人
2016年3月29日
北京航空天大学第二十六届“冯如杯”学生学术科技作品竞赛参赛作品
2
摘要：
随着科技的进步，机器人已经日趋广泛应用于工业生产和日常生活中。随着经济的增长，城市化进程的加快，城市中有着大量的如钢索、电线杆等高空杆绳状建筑，如何对这些建筑进行高效安全的维修和清洁已然成为当下的一个重要课题；同时在工业生产中，单纯只能在平面内运动传输也已经无法满足要求，我们需要有着能够在竖直空间方向上移动的机器人加入到工业生产中来，而建立竖直方向的杆轨道，使机器人在杆轨道上运行，就能够简单直接地解决这个问题。
基于此，本文主要提出一种既能陆地行走又能以长杆作为轨道行进的机器人。这种机器人是具有稳定的地面运行能力和可靠爬杆能力的运动装置。该装置可以迅速从地面运行状态转换为爬杆状态。其中最具特色的设计是该装置在爬杆过程中的重心并不与杆的几何中心线重合；与此同时行进方式也是与传统的爬杆装置的蠕动式不同，此装置采用同地面运行相似的轮式行进，这样就有效提高了爬杆的速度，使得该装置在运行过程中有着绝对的时间效率优势。
关键词：爬杆机器人轮式行进
As the development of technology is speeding up, robots have been broadly
applied in not only industrial manufacturing but also daily life. There are a
number of cable wires and telegraph poles in the cities due to the growth of
economic and the acceleration of urbanization. How to carry out overhead work
爬杆机器人说明书范文
1
2020年4月19日
爬杆机器人说明书
文档仅供参考
2
2020年4月19日
机械创新设计说明书
设计名称：爬杆机器人的设计
设 计 人：姜鸿
学 号：
班 级：11机制本一班
井冈山大学机电学院
/11/23
第一章 背景概述
文档仅供参考
3
2020年4月19日 蠕行式仿生变直径杆爬行机器人的研究报告
现代生活中，高空作业不断增加，如路灯杆、悬索桥索、杆状城市建筑的清洗、油漆、喷涂料、检查、维护、电力系统架设电缆、瓷瓶清洁等。当前的清洗、维护工作主要由人工和大型设备来完成，但它们都集中表现出效率低、劳动强度大、耗能高、二次污染严重等问题。市场上少量使用的气动蠕行式爬行器，其上升和下降运动的实现由气压控制，需要气源和气动控制系统，能量损耗大，而且一般伴有较大的噪声。因为连接了大量的支持设备，气动蠕行爬行器的体积和活动范围都受到限制，而且设备成本较高。
第二章 运动原理—仿生设计
在设计移动机器人系统时，首先应考虑机器人的用途，因为不同的用途，移动机器人的移动机构是不同的。~ J'l-，还应考虑机器人的工作环境、耐久性、稳定性、机动性、可控性、复杂性、外型尺寸及制作费用等。作为杆件爬行机器人，根据现有的技术方案，有很多种移动方式可供选择。各种移动方案的比较见表1所示。
表1 爬行机器人移动方案的比较
移动方式 优点 缺点
轮式 运动速度快，控制方便，转弯容易。 接触面积小，越障能力差，易打滑。
履带式 接触面积大，承载能力强，移动速度快。 履带磨损大，结构复杂机动性差。
磁吸式 承载能力大，具有很强的适应能力。 越障能力差应，运动用范围窄。 文档仅供参考
4
2020年4月19日 蠕动式 承载能力大，运动平稳，控制简便，适应能力强。 运动速度慢，结构复杂。
我们所要设计的这种爬行机器人，它的工作对象为各种型号的城市杆状建筑，要求承载能力大、接触面积小、速度适中，适应能力强，能越障碍物。经过比较各种方案，笔者设计了一种尺蠖式蠕动爬行结构形式，这是一种新颖的变直径杆仿生爬行机构设计方案，该方案能基本满足我们设定的工作状况。该机器人是模仿人的爬树动作而设的。人爬树时，两脚夹紧树杆，两腿一蹬，两手抱住树杆，人向上移，然后两手抱紧树杆，收腿提脚上移，一步步向上爬行。该机器人的爬行动作原理示意如图1所示。
机器人文献综述
机器人文献综述
摘要：机器人是一种由主体结构、控制器、指挥系统和监测传感器组成的，能
够模拟人的某些行为、能够自行控制、能够重复编程、能在二维空间内完成一
定工作的机电一体化的生产设备。机器人技术是综合了计算机、控制论、机构
学、信息传感技术、人工智能、仿生学等多学科而形成的高新技术。是当代研究
十分活跃、应用日益广泛的领域。也是一个国家工业自动化水平的重要标志。
关键词：机器人历史 机器人分类 移动机器人技术
一、引言[1]
机器人是当代自动化技术和人工智能技术发展的典型体现，也代表着制造
技术发展的新水平，是一种由主体结构、控制器、指挥系统和监测传感器组成
的，能够模拟人的某些行为、能够自行控制、能够重复编程、能在二维空间内
完成一定工作的机电一体化的生产设备。机器人尤其是工业机器人的广泛应
用，极大提高了生产力。目前世界上使用的机器人已有百万之多，并且次数目
仍在快速增长。其应用领域也从传统的制造业、军事应用逐步扩展到服务业、
空间探索等。
二、机器人历史的发展[2]
2015年，国内版工业4.0规划——《中国制造2025》行动纲领出台，其中
提到，我国要大力推动优势和战略产业快速发展机器人，包括医疗健康、家庭服
务、教育娱乐等服务机器人应用需求。那么机器人发展阶段又如何呢?
20世纪20年代前后，捷克和美国的一些科幻作家创作了一批关于未来机器
人与人类共处中可能发生的故事之类的文学作品，使得机器人在人们的思想中
成为一种无所不能的“超人”。
1954年，美国的戴沃尔制造了世界第一台机器人实验装置，发表了《适用
于重复作业的通用性工业机器人》一文，并获得美国专利。
1960年，美国Unimation公司根据戴沃尔德技术专利研制出第一台机器人
爬壁式机器人-毕业论文-毕业设计
高等教育自学考试
毕业设计（论文）
题 目 爬壁式机器人设计
专业班级
姓 名
指导教师
所属助学单位
2011年 12 月 2 日
第 1 页 目录
前言 .......................................................................................................................................................................... 2
第一章 ..................................................................................................................................................................... 3
总体结构 ................................................................................................................................................................... 3
1.1机械结构 ............................................................................................................................................................. 3
基于慧鱼模型的气动爬杆机器人设计许善坤高波胡嘉彦海日罕
基于慧鱼模型的气动爬杆机器人设计 许善坤 高波 胡嘉彦 海日罕
发布时间：2023-05-27T07:03:45.343Z 来源：《中国科技信息》2023年6期 作者： 许善坤 高波 胡嘉彦 海日罕[导读] 针对目前高空作业的危险性，本文基于慧鱼模型的产品标准化化、软件支持程度高等特点，设计出一款模仿灵长类动物攀爬动作的攀爬机器人。能够实现承载其余机器至高处进行高空作业或环境检测的功能，真正实现仿生与实用性的结合。
北京交通大学 机械与电子控制工程学院 北京 100041
摘要：针对目前高空作业的危险性，本文基于慧鱼模型的产品标准化化、软件支持程度高等特点，设计出一款模仿灵长类动物攀爬动作的攀爬机器人。能够实现承载其余机器至高处进行高空作业或环境检测的功能，真正实现仿生与实用性的结合。详细阐述了在机器人设计过程中的优化过程以及ROBO PRO程序控制，并使用Solid Works等专业软件进行分析计算，验证了机器人机械结构的稳定性。
关键词：慧鱼模型；仿生；爬杆机器人；程序控制
Abstract：In response to the current dangers of high-altitude operations，this article designs a climbing robot that mimics the climbingmovements of primates based on the standardized products and strong software support of the fischertechnik model. This kind of robot is capable ofcarrying other machines to heights for high-altitude operations or environmental testing，truly achieving a combination of bionics and practicality. Theoptimization process and ROBO PRO program control in the robot design process were elaborated in detail，and professional softwares such as SolidWorks were used for calculation and analysis to verify the stability of the robot's mechanical structure.
攀爬机器人结构设计论文
编号：
时间：2021年x月x日
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 页码：第1页 共4页
第 1 页 共 4 页 攀爬机器人结构设计论文
１塔架攀爬机器人结构设计
１．１塔架攀爬机器人整体设计方案
攀爬机器人攀爬的重要性能主要体现在与攀爬物体之间的接触方式，目前多数攀爬机器人采用吸盘式、负压式。这两种方式适用于平面攀爬，不适合塔架攀爬，受尺蠖爬行启发设计并且制作了采用抓卡式攀爬机构的攀爬机器人。攀爬机器人结构模块主要分为头部抓卡机构、前行臂和尾部抓卡机构。头部、尾部抓卡机构由抓卡拉杆、压紧块、抓卡动力底盘、卡爪、红外检测传感器、头部抓卡体、高清摄像头、动力杆等部件组成。前行臂由前行臂转动电机、前行臂１、前行臂２、前行臂３、推杆电机等部件组成。铁塔攀爬机器人工作过程如下：初始，机器人前后抓卡机构同时夹紧高压塔架，前行臂处于收缩状态。当机器人接收到来自地面控制台的执行命令后开始动作。首先头部抓卡机构松开，直到压紧块接触到高压塔架结构型材，机器人前行动作由前行机械臂实现。当前行臂伸展到达极限，头部抓卡机构开始卡紧高压塔架结构型材。接着尾部抓卡机构开始松开，前行臂此时动作为收缩，尾部抓卡机构会随着向上移动。当伸缩机构收缩到极限位置，尾部抓卡机构会再次卡紧高压塔架角钢，这样往复动作实现高压塔架攀爬机器人攀爬动作。整个过程，攀爬机器人执行来自地面控制台的命令，动作可随时中断。步进电机驱动丝杠副带动抓卡机构将机器人主体紧固在高压塔架上。利用直线推杆电机带动连杆机构往复收缩，实现机器人的前行动作，机器人整体在高压塔架上攀爬过程。Ａ位置为机器人的初始位置，头部抓卡机构和尾部抓卡机构都处于卡紧状态。Ｂ位置，尾部抓卡机构松开，为收缩做准备。Ｃ位置，当编号：
时间：2021年x月x日
书山有路勤为径，学海无涯苦作舟 页码：第2页 共4页
第 2 页 共 4 页 收缩机构达到极限，尾部抓卡机构卡紧。Ｄ位置，头部抓卡机构松开，为下一伸缩动作做准备。Ｅ位置，伸缩机构再次到达极限位置。下一状态会重复进入Ａ状态所示位置。