创新SIT多功能爬壁机器人
爬壁机器人的组成结构
爬壁机器人的组成结构一、引言爬壁机器人是一种能够在垂直墙面上行走的机器人，它具有很强的适应性和灵活性，被广泛应用于建筑、航空、军事等领域。
本文将介绍爬壁机器人的组成结构，以便读者更好地了解其原理和工作方式。
二、爬壁机器人的主要组成部分1. 机身爬壁机器人的机身是整个系统的核心部分，它包括了所有关键零部件和控制系统。
通常，机身由铝合金或碳纤维材料制成，具有轻量化和高强度的特点。
在机身内部，还配备了电池、电机、传感器等各种设备。
2. 行走模块行走模块是爬壁机器人中最为重要的组成部分之一，它通过运动来实现在墙面上行走。
行走模块通常由几个轮子或履带组成，并且能够自主地调整其形态以适应不同墙面的形状和倾斜角度。
3. 传感器传感器是爬壁机器人中必不可少的组成部分之一，它可以通过感知周围环境来帮助机器人决策。
传感器通常包括激光雷达、红外线传感器、摄像头等，能够精确地测量墙面的倾斜角度和距离。
4. 控制系统控制系统是爬壁机器人中最为关键的组成部分之一，它通过对机身和行走模块的控制来实现在墙面上行走。
控制系统通常由微处理器、电路板等组成，能够自主地调整机身和行走模块的姿态以适应不同墙面的形状和倾斜角度。
三、爬壁机器人的工作原理1. 行走原理爬壁机器人的行走原理是利用吸盘或者磁力来实现在垂直墙面上行走。
吸盘式爬壁机器人通过吸附力将机身固定在墙面上，而磁力式爬壁机器人则是通过电磁铁将自身与墙面产生磁性吸引力。
2. 控制原理爬壁机器人的控制原理是通过传感器不断地获取周围环境信息，并根据这些信息来调整机身和行走模块的姿态，以保证机器人在墙面上行走时的稳定性和安全性。
四、爬壁机器人的应用领域1. 建筑爬壁机器人可以在高楼外墙进行维护和清洁工作，大大提高了工作效率和安全性。
2. 航空爬壁机器人可以在飞机表面进行维护和清洁工作，减少了人力成本和风险。
3. 军事爬壁机器人可以在战场上执行侦察任务，并且能够适应各种地形环境。
五、结论通过本文的介绍，我们了解了爬壁机器人的组成结构、工作原理以及应用领域。
爬壁机器人研究现状与技术应用分析
爬壁机器人研究现状与技术应用分析目前，爬壁机器人的研究主要集中在以下几个方面：第一，爬壁机器人的结构设计与材料选择。
为了实现在垂直或倾斜表面的爬行，需要设计具备足够吸附力的足部结构。
研究者通过模仿壁虎等动物的足部结构，设计出了各种新型的吸附装置。
同时，选择合适的材料也是关键，常见的材料包括硅胶、微纳米毛发等。
第二，爬壁机器人的运动控制与感知系统。
爬壁机器人需要基于环境信息进行定位和导航，同时需要通过传感器获取周围环境的变化。
研究者发展了多种导航算法和传感器技术，如视觉导航、激光雷达等，以提高爬壁机器人的感知与控制能力。
第三，爬壁机器人的动力系统研究。
爬壁机器人需要具备足够的动力来支撑其在垂直或倾斜表面上的移动。
为此，研究人员开发了各种类型的动力系统，如电池、电机、液压系统等，以满足不同需求的爬壁机器人。
第一，建筑工程领域。
爬壁机器人可以用于高空外墙维护、玻璃清洗等工作。
与传统人工作业相比，爬壁机器人可以提高作业效率，减少人力风险。
第二，军事领域。
爬壁机器人可以用于侦察、侦查、搜救等任务。
通过在垂直或倾斜表面上自由移动，爬壁机器人可以到达人类无法到达的地方，提供重要的信息。
第三，工业生产领域。
爬壁机器人可以在工业设备等狭小和垂直场所进行作业，如管道检测、焊接等。
这可以提高工业生产的效率和安全性。
第四，医疗领域。
爬壁机器人可以用于内窥镜等医疗设备中，实现更准确、精细的操作。
这对于微创手术和诊断具有重要意义。
总之，随着科技的不断进步，爬壁机器人在各个领域的研究与技术应用正在不断发展。
未来，爬壁机器人有望在更多领域发挥其独特优势，为人们的生产和生活带来更多的便利和安全。
爬壁机器人[发明专利]
![爬壁机器人[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/af9e6c164a35eefdc8d376eeaeaad1f3469311d2.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202111277533.0(22)申请日 2021.10.29(71)申请人 中广核研究院有限公司地址 518048 广东省深圳市福田区上步中路1001号深圳科技大厦申请人 中国广核集团有限公司 中国广核电力股份有限公司(72)发明人 陈少南 毛冰滟 朱健林 王华刚 杜佳 王雪竹 (74)专利代理机构 广州华进联合专利商标代理有限公司 44224代理人 刘宁(51)Int.Cl.B62D 57/024(2006.01)B60R 11/04(2006.01)B60R 16/02(2006.01)(54)发明名称爬壁机器人(57)摘要本发明涉及一种爬壁机器人，爬壁机器人包括第一机器人本体、第二机器人本体、连接机构及两个行走机构；其中，第二机器人本体与第一机器人本体间隔设置；连接机构包括框架、第一转动组件及第二转动组件，框架包括第一连杆、第二连杆及连接杆，第一连杆与第二连杆相互平行，第一转动组件套设于第一连杆，以用于驱动框架绕第一连杆的轴线转动，第二转动组件套设于第二连杆，以用于驱动框架绕第二连杆的轴线转动；两个行走机构分别固定于第一机器人本体与第二机器人本体上；上述爬壁机器人通过连接机构对第一机器人本体或第二机器人本体进行托举，协同完成爬壁机器人在具有障碍物的壁面之间的越障任务，且框架在托举过程中不易断裂、可靠性高。
权利要求书2页 说明书8页 附图10页CN 114056446 A 2022.02.18C N 114056446A1.一种爬壁机器人，其特征在于，包括：第一机器人本体；第二机器人本体，与所述第一机器人本体间隔设置；连接机构，包括框架、第一转动组件及第二转动组件，所述框架包括第一连杆、第二连杆及连接所述第一连杆、所述第二连杆的连接杆，所述第一连杆与所述第二连杆相互平行，所述第一转动组件与所述第一机器人本体可拆卸地连接，所述第一转动组件套设于所述第一连杆，以用于驱动所述框架绕所述第一连杆的轴线转动；所述第二转动组件与所述第二机器人本体可拆卸地连接，所述第二转动组件套设于所述第二连杆，以用于驱动所述框架绕所述第二连杆的轴线转动；以及两个行走机构，分别固定于所述第一机器人本体与所述第二机器人本体上。
爬壁机器人
爬壁机器人
一机构设计
1 双吸盘式
结构图：
图1 总体结构图
说明：关节一和关节三主要是旋转作用实现在一个平面的行走，每个关节均能以另一个关节为支点实现360°的选转。
关节二主要是弯折运动，实现一个平面到另一个平面的跨越。
行走方式：
1）水平面行走
图2 水平面行走示意图
2）垂直面行走
图3 垂直面行走示意图
2 双轮双吸盘式
结构图：
图4 总体结构图
图5 垂直面行走示意图
这是一种拖拽吸盘的方式，每次行走时只有一个吸盘吸附在墙壁表面，为的是减小行走时的阻力，做清洗工作时可以二个吸盘同时工作。
新型高楼清洗爬壁机器人的研究与设计
新型高楼清洗爬壁机器人的研究与设计新型高楼清洗爬壁机器人的研究与设计摘要：随着城市建设的快速发展，高楼大厦的数量不断增加，高楼外墙的清洗工作变得愈发重要和困难。
为了提高清洗效率和安全性，科学家们开始研究和设计一种新型的高楼清洗爬壁机器人。
本文将探讨该机器人的研究与设计。
1.引言在传统的高楼清洗工作中，清洁工人需要悬挂在绳索上来进行清洗，这既危险又低效。
因此，研发一种能够自主完成高楼清洗工作的机器人具有重要意义。
该机器人将能够准确地识别清洗区域，自主爬升和下降，并进行清洗操作。
2.机器人结构与原理新型高楼清洗爬壁机器人主要由机械臂、清洗器、传感器和电源组成。
为了使机器人能够在高楼外墙爬行，机械臂采用伸缩式结构，并能够自主调整长度。
清洗器则采用带有纤维材料的刷子，能够有效清洁外墙的污渍。
传感器用于识别墙壁的形状，避免机器人碰撞。
电源方面，机器人采用可充电电池，确保长时间的清洗工作。
3.机器人系统设计为了实现机器人的自主运行，需要一个智能控制系统来指导其工作。
该系统主要由导航系统、视觉识别系统和动作控制系统组成。
导航系统利用全球定位系统（GPS）和惯性导航系统（INS）来确定机器人当前的位置和姿态角。
为了避免机器人过度依赖GPS，还可以加入激光测距仪来提供更准确的定位信息。
视觉识别系统用于识别墙壁的材料和污渍类型，从而确定最佳的清洗方法。
动作控制系统通过控制机械臂的伸缩和清洗器的动作来完成清洗任务。
4.机器人工作流程该机器人开始工作时，首先通过导航系统确定自己的位置，并设定清洗区域。
然后，视觉识别系统分析墙壁的材料和污渍类型，并确定最佳的清洗方式。
接下来，机器人把机械臂伸展到合适的长度，并将清洗器放置在墙壁上。
随后，清洗器开始移动，刷洗墙壁上的污渍。
当清洗完成后，机器人收回机械臂，并筛选清洗效果，确保墙壁彻底清洁。
5.机器人优势与展望相比传统的清洗方式，新型高楼清洗爬壁机器人具有以下优势：5.1 提高工作效率：机器人能够自主完成清洗任务，不再依赖于人力。
爬壁机器人的运动规划与控制
爬壁机器人的运动规划与控制当我们思考机器人时，往往会将其想象成一个可以在平坦地面上自由行走的设备。
然而，现实世界的环境并不总是如此理想。
在许多场景中，机器人需要面对陡峭的墙壁或是垂直的表面。
为了解决这个问题，科学家们开发了一种称为爬壁机器人的设备，它可以沿着垂直表面移动。
爬壁机器人的运动规划与控制是实现机器人对垂直表面爬升能力的关键。
首先，让我们来看看机器人是如何实现爬升的。
通常，爬壁机器人采用两根或多根可伸缩的极细腿，利用粘附力或其他机制在垂直表面上移动。
这些腿的长度可以根据需要进行伸缩和缩短，以便机器人能够适应不同高度的表面。
在运动规划方面，机器人需要确定如何移动腿以实现稳定的爬升。
在这个过程中，机器人需要解决许多问题，如何保持平衡、如何适应表面的倾斜以及如何快速而可靠地适应不同表面高度的变化。
这些问题需要通过高级算法和传感器来解决。
在控制方面，机器人需要根据传感器提供的信息来调整自身姿态和运动。
例如，它可以使用加速度计、陀螺仪和倾斜传感器来感知表面的倾斜角度，然后通过调整腿的长度和角度来保持平衡。
此外，机器人还需要根据传感器反馈来调整粘附力或其他爬升机制，以确保足够的摩擦力以保持机器人在表面上的稳定。
在动力系统方面，爬壁机器人通常使用电动机或压电致动器来驱动腿的运动。
这些驱动器需要具备足够的力和精确的控制能力，以应对不同表面的挑战。
此外，机器人还需要具备足够的能源供应，以确保其持续运行。
为了实现良好的运动规划和控制，机器人需要具备强大的计算和决策能力。
这可以通过在机器人中集成高性能的处理器和算法来实现。
例如，机器人可以使用计算机视觉算法来感知表面的状态和形状，并根据这些信息来进行运动规划和控制。
此外，机器人还可以利用机器学习算法来提高其运动规划和控制的性能，使其能够适应复杂和不确定的环境。
爬壁机器人的运动规划和控制是一个复杂而具有挑战性的问题。
尽管目前已经取得了一些进展，但仍然有许多待解决的难题。
爬壁机器人的组成结构
爬壁机器人的组成结构一、爬壁机器人的概述爬壁机器人（Climbing Robot）是一种能够在垂直墙面或倾斜表面上爬行的机器人。
它利用各种机械结构和传动系统，实现由地面到垂直墙面的过渡，并能在墙面上自由移动。
爬壁机器人具有重要的应用价值，可以用于建筑物外墙的清洁、检测以及施工等任务。
二、爬壁机器人的主要组成部分爬壁机器人的组成结构可以大致分为以下几个部分：1. 机械结构爬壁机器人的机械结构是实现其爬行功能的重要部分。
机械结构通常包括车身、爬行模块、传动系统等组成部分。
其中，车身是机器人的主体部分，承载其他的组件和模块。
爬行模块是负责机器人在墙面上爬行的关键部分，它通常由爬行轮、爬壁脚和贴附装置组成。
传动系统是将电动机或液压装置的能量传递给爬行轮，使机器人能够在墙面上前进。
2. 传感器系统传感器系统是爬壁机器人必备的部分，它能够感知机器人所处的环境和墙面的状态，为机器人提供必要的信息和反馈。
传感器系统通常包括视觉传感器、触觉传感器、力传感器等组件。
视觉传感器可以通过摄像头或激光雷达等设备获取墙面的图像和距离信息，以辅助机器人的导航和定位。
触觉传感器和力传感器可以检测机器人与墙面的接触力和压力，以确保机器人的贴附效果和安全性。
3. 控制系统控制系统是爬壁机器人的”大脑”，负责对机器人进行控制、导航和路径规划等操作。
控制系统通常由嵌入式计算机、传感器接口、动力系统等组成。
嵌入式计算机能够接收传感器的数据，并根据预设的算法和程序对机器人进行实时控制。
传感器接口则用于与传感器进行数据交互，动力系统则负责为机器人提供能量。
4. 电源系统电源系统是为爬壁机器人提供能量的部分，它通常包括电池、电源管理模块和充电系统等组件。
电池是机器人的动力源，可以为机器人提供持续的电能供应。
电源管理模块可以对电池进行电能的管理和分配，以确保机器人的稳定运行。
充电系统则是为电池提供充电服务，以维持机器人长时间的工作能力。
三、爬壁机器人的实现原理爬壁机器人的实现原理可以概括为以下几个步骤：1. 贴附墙面爬壁机器人利用贴附装置将自身稳固地贴附到墙面上。
爬壁机器人创新设计
爬壁机器人创新设计黄维;黄诚驹【摘要】针对人力难以进行高空玻璃幕墙的清扫且效率极低的难题,设计一款吸附式履带爬壁清洁机器人,通过机电融合、跨界创新,使其各方面性能较好,续航能力强,抗干扰能力强,并有一定的自我恢复和保护功能,成功解决高空玻璃幕墙的清扫问题.%In order to solve the difficult problem of high-altitude glass curtain wall cleaning and promote efficiency, an adsorbent crawler wall climbing cleaning robot is designed. Through mechanical and electrical fusion and cross boundary innovation, it obtains good performance, strong endurance, strong anti-interference ability, and a certain function of self-recovery and protection, such product design successfully solves the problem of cleaning of high-altitude glass curtain wall.【期刊名称】《机电产品开发与创新》【年(卷),期】2018(031)003【总页数】3页(P11-13)【关键词】吸附式;履带;爬壁清洁机器人;创新设计【作者】黄维;黄诚驹【作者单位】武汉职业技术学院,湖北武汉 430074;武汉职业技术学院,湖北武汉430074【正文语种】中文【中图分类】TP2420 引言机器人技术的不断发展，越来越多的新型仿生机器人陆续得到发明创造，爬行式机器人渐渐走入了人们的视野中。
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湖南省大学生研究性学习和创新性实验计划项目申报表者）兴起于清洁领域。
图5已有专利爬壁机器人与此同时，如今常用投影设备是固定的，不能全方位全角度摄影与自拍。
最近风靡的自拍神器一一自拍杆，也受到距离的限制。
该爬壁机器人可在壁面上携带微型摄像头任意行走，自动捕捉识别人脸，图像通过蓝牙自动传输至移动终端设备，带来极大便利。
此外在机器人上可配备微型投影仪，通过控制系统输入源文件，经过融合调试，组建成显示系统。
随着机器人运动而形成移动的投影，可有效地渲染各种效果。
我们也注意到，墙绘作为建筑物的附属部分，它的装饰和美化功能使它成为环境艺术的宠儿。
目前墙绘普遍均由人工绘制而成（如图7），耗时长，对工人水平要求高。
在机器人功能末端上安装可拆卸的颜料绘笔，通过控制系统，在移动终端设备上输入需要的绘画程序，通过控制机器人运动轨迹完成墙绘。
人工与机器特点对比见表1表人工与机器特点对比图6人工墙绘鉴于此，我们小组通过市场调研和论证后决定设计一种高效的便携式多功能爬壁机器人来弥补这方面的空白。
2、研究内容和要解决的问题：该项目以高层建筑作业比较困难为创意来源，通过真空式主辅双层四吸盘实现真空吸附，可以跨越缝隙，气密性好，安全性高；采用大变形柔性铰链，实现竖直平面至天花板的翻转；通过变速箱减速，由主轴驱动硅胶履带实现灵活运动与转向；该机器人集机械结构，电气控制，终端操纵于一体，是一台机电一体化、自动化、智能化的代表产物，可广泛应用于生活各个方面。
对于普通家庭，可作为清洁利器，能清洁有缝隙的多种壁面，在各个墙面间实现翻转；对于电器爱好者，可作为二次开发的模型，制作出更加便利的产品；对于学校或科普馆，该机器人可用于科普教育，开启学生想象力大门的钥匙；对于高层维护人员，降低高层建筑的作业成本，改善工人的劳动环境的同时提高了劳动生产率；对于产品宣传，移动投影作为“可移动的电视”，给产品润色了许多；同时，作为一款拓展性强大的产品，可以用作摄像、自拍、墙绘等功能，也可用作监控、壁面检查等安全功能；以求用途广泛，达到更高的实用价值。
表功能简表国外爬壁机器人的发展概况：爬壁机器人是一种能够在壁面爬行作业的机器人，过去的几十年里在世界范围内得到迅速发展。
早在1966年，大阪府立大学利用电风扇进气侧低压空气产生的负压作为吸附力，制作了一台垂直壁面移动机器人的原理样机，这被看作是爬壁机器人研究的开端。
而后，日本应用技术研究所研制出了磁吸附爬壁机器人，它可以吸附在各种大型构造物如油罐、船舶等的壁面，代替人进行检查或修理等作业。
1990年以来，西班牙马德里CSIC大学工业自动化研究所研制出一种6足式爬壁机器人，该机器人为磁力吸附式，具有较大的静载荷，掀起了爬壁机器人在工业上应用的热潮。
国外在爬壁机器人的研制和生产上，日本、俄罗斯、美国等国起步较早，早在20世纪70年代开始，这些国家就开始了大量的研究与制造；此后的四十年里，爬壁机器人技术得到了迅速发展，相继研制出了不同种类的样机，大部分已经投入实用。
目前这些先进工业国家爬壁机器人技术处于国际先进水平，在部分领域甚至还处于垄断地位。
近年来，发达国家纷纷将突破爬壁机器人技术、大力发展爬壁机器人产业作为自己的发展目标之一，并将此产业作为新世纪拉动国民经济增长的重要引擎。
国内爬壁行机器人的发展概况：和国外相比，国内爬壁机器人的研究起步较晚，应用领域窄，与国外的主1）采用真空式吸盘结构，内层主吸盘采用三角形最优化的布局结构，在存在壁缝的情况下，能够保证至少有一个工作吸盘处于工作状态，增加了对壁面适应性，使用更安全。
2）采用主辅双层吸盘结构，外层辅助吸盘形成初步真空，三个内层主吸盘在初步真空中进一步形成真空，吸附力增大，气密性提高，大大降低主吸盘因为泄漏而失效的机率，运行更稳定。
3）大变形柔性铰链具有变形大、疲劳强度高等特点，可通过其实现翻转功能,无需任何辅助动力且结构简单，自适应性好，成本低。
项目的技术路线、进度安排及预期成果1、技术路线：通过查阅相关资料，将整个设计过程分为方案设计、技术设计和制作调试三个阶段。
在产品方案设计阶段，通过市场调研、需求分析、预测及可行性分析，确定任务设计书，根据任务设计书进行产品功能原理的设计。
经过对设计任务的抽象，建立功能结构，将产品设计模块分为吸附系统，运动系统，翻转系统和控制系统等。
其主要设计过程如图7。
图7.设计流程图建立功能结构后，对设计任务进行抽象，确定本质功能，然后建立功能结构，将复杂的总功能（爬壁）分解成相对较简单、相互联系的分功能（吸附、运动、翻转等），通过以下所述实现各种功能，确定设计方案。
1）吸附功能的实现吸附功能是爬壁机器人的根本要求。
目前吸附方式主要有真空吸附、磁吸附和推力吸附三种方案。
每一种吸附方式都有显着的特点和限制条件，与工作环境的要求、壁面的结构形式、材质、高度、表面质量以及几何形状密切相关。
所以，吸附方式的选择必须综合考虑上述各种因素的影响，如何求得一个最优解决方案，以及评价标准是我们必须面对的问题。
推力吸附利用直升机原理，由螺旋桨产生的高速气流产生始终指向壁面的推力，从而实现了机器人的吸附功能，该吸附机构噪声很大且效率很低，所以首先排除，在真空吸附以及磁吸附之间进行选择。
真空吸附与磁吸附优缺点对比见表3。
吸附种类单吸盘真空吸附多吸盘吸附磁吸附电磁吸附表3 真空吸附与磁吸附优缺点对比要设计多项关节和肢体，技术要求高。
同时驱动装置众多，结构复杂，体积和重量增大，成本大大提高。
此方案结构复杂，操作和控制难度较大，工艺性差, 效率较低。
表4运动方式对比图10足脚式运动根据上述要求，通过查找论文等资料建表4,结合实际情况综合考虑，采用3）翻转功能的实现方案一：采用电机控制的行星轮式结构，在母机的末端装有伺服电机驱动装置，同时传动出的动力通过相啮合齿轮及两端的装配形成行星轮机构；子机与母机末端带有连接装置，通过电磁继电器控制其翻转处的联接，此时还需携带传感器等设备。
制作成本高，结构复杂，并且给机器人本身重量带来负担。
如下图11所示，功能拓展区绕1转动，伺服电机输出动力通过齿轮3与齿轮4啮合，齿轮3在绕2自转的同时，也绕1公转，形成行星轮机构。
1.轴12.轴23.齿轮14.齿轮25.功能拓展区6.电磁继电器7.电动机8.母机图11行星轮系翻转机构方案二：大变形柔性铰链由弹性较大的橡胶材料制成，具有无摩擦、变形大、疲劳强度高等特点；当使用大变形柔性铰链时，其两端凹槽为与母机与子机的连接端，中间为变形段，如图12；当连接的子母机运动至需翻转处时，前侧机器人关闭动力源，后侧挤压前侧机器人，与此同时前侧机器人前端的翻转轮与圆弧形结构的设计使大变形柔性铰链挤压并逐渐带动前侧机器人翻转，直至翻转的那侧的爬壁机器人与墙壁接触，形成真空负压，此时后侧机器人关闭动力源。
在此过程中通过压力传感器的检测，完成由任一墙面向任一墙面上的翻转。
图12大变形柔性铰链在结构方案设计中，总体布局上采用简单的对称结构，受力均匀，真空吸盘位于底盘中央，提供足够的吸附力，硅胶履带对称布置，提供机器人移动的摩擦力驱使运动。
零部件设计充分考虑强度、刚度、可靠性等机械性能，以及加工工艺性、产品经济性和环保性等诸多因素。
考虑到部分零件是标准件、可以购买；同时除部分要求加工精度高的部分需要特殊加工外，大多数都可以通过3D打印技术加工，由此可以节约制作成本。
3D打印常用材料有尼龙纤维、铝材料、钛合金、不锈钢、镀银、橡胶类材料等。
在查阅资料时发现，打印结构的排斥性是很低的，换句话说，3D打印能够打印出很多的结构类型，甚至一些复杂的结构对它来说也易如反掌利用3D打印“切片式”的原理，可以非常便利的完成制作。
加工零件见表5。
表5 主要零件信息1）原动装置原动装置采用直流动电机和锂电池作为动力源。
锂电池额定容量lOOOmAh电压12V。
伺服电动机的额定电压为12V,额定功率17W 转速780r/min，额定转矩1.3N • M 锂电池能量比较高，具有高储存能量密度，使用寿命长，具备高功率承受力，便于高强度的启动加速，体积小、重量轻，绿色环保，不论生产、使用和报废，都不产生有毒有害重金属元素和物质。
图21摄像机构建模图2、进度安排:指导教师意见同意推荐签字：日期：附录一：理论计算与分析1、大变形柔性铰链的设计与分析柔性铰链是经过一体化设计和加工并利用材料弹性变形来实现预期运动的具有一定形状的特殊运动副。
大变性铰链可由弹性较大的橡胶材料制成，具有无摩擦、变形大、疲劳强度高等特点；而圆角型柔性铰链，链的变形集中在柔性铰链的圆弧部分，该铰链最大变形角a为：其中，L 与C 为系数，M 为转矩，R 为圆角型铰链的半径，t 为厚度，b 为厚度，9 为R 对应的角度忽略柔性铰链圆弧以外部分的变形， 此种方法完全符合实际需要，而且 柔性好、转角范围大 , 所以该项目采用此种大变形柔性铰链，如下图 1 所示。
图1在大变形柔性铰链的基础上， 通过位移传感器与压力传感器的精确控制实现壁面间 的翻转，具有良好的自适应性，结构简单。
橡胶材料的应变—应力关系属于大变形 , 不 满足广义胡克定律的小变形假设，可用 Mooney2Rivlin 模型来描述以橡胶材料为基质 的柔性铰链力学特性。
由于适用范围的限制，要求对柔性铰链的转角最大值进行 a —定 的限制,a |rad 与参数t/R 的关系如图2.图2考虑到机器人的大小与体积，可拆卸大变形柔性铰链的宽度 b=12cm 若需自竖直壁 面翻转至天花板，则翻转的角度为 90度，由上表可知， t/R=0.5 ；翻转时，当母机行至 另一侧壁面，此时若使子机通过大变形柔性铰链变形自动回复，需要的力矩为：M=F L=G 2/L1=1.1N • m由上述两个已知条件来设计大变形柔性铰链并进行有限元分析，用二分法不断逼近，求 取其最优化结果，设计过程如下所示：a ） 首先假定t=1cm,R=2cm,在铰链施加1.1 N • m 勺力矩时，其ANSY 有限元受力分析如图3 所示：此时其刚度符合要求，但变形角度远小于 90度，故不符合设计要求,并且R 应减小。
图3b ） 假定t=0.3cm,R=0.6cm,在铰链施加1.1 N • m 勺力矩时，其有限元受力分析如图4所示： 变形过大，刚度符合应用要求，所以适当增加 R 的值。
图4c ） 假定t=0.5cm,R=1cm;在铰链施加1.1 N • m 的力矩时，其有限元受力分析如图 5所示： 此种情况下刚好符合设计要求，故大变形柔性铰链 t=0.5cm,R=1cm; 而与子母机相连的可 拆卸结构选用内凹性，受力稳定，安全可靠。
图52、 吸附力的计算与分析吸附力满足要求是机器人整个设计制作过程中最根本的问题。
由吸盘结构可知，在 机器人运动过程中，辅助吸盘起密封保护作用，而三个主吸盘决定吸附力的大小，因此 我们主要分析三个主吸盘的力学性能。