爬壁机器人特点
壁面移动机器人吸附方式的研究现状与发展_汪家斌
3 吸附方式的发展趋势
经过对壁面移动机器人国内外现状的分 析与研究，并且结合机器技术发展的总体趋 势[12～15]，我们认为壁面移动机器人吸附方式的 发展具有如下趋势。
3.1 吸附方式将更多地采用干性粘合剂
真空吸附方式和磁吸附方式技术发展已 经相对成熟，并伴随着商用化产品的出现，在 一定范围内得到较大的应用，但其缺点限制了 进一步的推广与应用。干性粘合剂作为一种仿 生智能材料，能够适应各种材质壁面，无噪音， 虽然目前其吸附能力还比较差，但随着 MEMS 加工技术和新材料的发展，人造壁虎脚掌的性 能将会有明显提升。目前，西方发达国家都很 重视对壁虎脚掌仿生材料的研究，我国南京航 空航天大学也已经开展相关方面的研究。
对于多吸附盘机器人，日本化工机械技术 服务株式会社研制多吸附盘履带式真空吸附 爬壁机器人“VACS”[6]，它的主要技术特点是 在履带上做出多个独立的吸附室，当某个吸附 室与壁面相接处时，他就自动与真空管路相连
而形成真空腔，而当吸附室与壁面脱离时，能 自动与真空管路断开，每个吸附室的真空均由 各自的真空发生器产生。
近年来，机器人在各个领域中得到广泛的 应用。爬壁机器人作为高空作业的一种自动装 置，已在高强度、高危险环境中得以应用。这 种作业方式替代了人的高空作业，降低了操作 的危险性，大大提高了检测效率。因此爬壁机 器人的研究和应用有着极其重要的工程应用
背景和非常广泛的应用前景，受到各国学者的 广泛重视。壁面移动机器人主要用于核工业、 石油化工业、建筑业、造船业、消防等行业[1,2]， 作为能够在垂直陡壁上进行作业的高空极限 作业的自动装置，越来越受到人们的重视。
（a）
（b）
图 5 推力吸附机器人
作业[16～21]。在满足功能要求的前提下，体积小、 质量轻的机器人可较小能耗，具有较高灵活 性，并且在某些特殊场合也需要机器人具有小 的体积。各种微型驱动元件、控制元件及能源 供应方式的发展，为小型化、微型化奠定了基 础。因此，壁面移动机器人的小型化和微型化 是未来非常重要的一个发展趋势。小型化、微 型化是当前爬壁机器人发展的趋势。为了适应 爬壁机器人的微小化，新的吸附方式正在开发 研究。仿生微型机器人是今后吸附方式发展的 一个必然趋势。
磁吸附爬壁机器人原理
磁吸附爬壁机器人原理机器人技术已经被广泛应用于各个领域，其中一个称之为＂磁吸附爬壁机器人＂的技术，可以用来实现机器人在高处爬行的功能。
磁吸附爬壁机器人的原理就是利用磁性吸引力，使机器人附着在特定的磁性表面上，并利用特定的机械装置实现机器人的爬行功能。
基于磁性的爬行机器人主要由磁吸附的部件、电机驱动的摆动机构和爬行机构组成。
其中，磁吸附的部件包括电磁铁、永磁体和磁性材料，电磁铁可以产生强磁场，永磁体可以把机器人附着在特定的磁性表面上，而磁性材料则可以把强磁场聚集到机器人的表面。
电机驱动的摆动机构就是将电机的能量转变成物理能，从而使机器人能够移动。
摆动机构的结构可以分为两部分，一部分是能够与电机连接的减速箱，另一部分是摆动机构，通过减速箱和摆动机构的组合，可以把电机的能量转变成机器人腿部或身体部分的移动。
最后是机器人爬行机构，主要由腿部舵机和身体舵机组成，腿部舵机能够控制机器人的腿部移动，身体舵机则能够控制机器人的身体移动。
通过控制这些机构的运动，机器人便可以在磁性表面上进行爬行，从而实现机器人在高处爬行的功能。
磁吸附爬壁机器人在安全领域也有很多应用，例如在家庭防盗方面，可以利用磁性吸附机器人来检测窗户和其他空间的异常情况。
此外，它还可以在建筑和地下管道等封闭空间中进行巡逻，以检测和防止安全隐患。
总的来说，磁吸附爬壁机器人的原理是利用磁性吸引力，把机器人附着在特定的磁性表面上，并且通过电机驱动的摆动机构和爬行机构的结合，实现机器人的爬行功能。
它拥有强大的应用价值，可以用于家庭防盗或巡逻，也可以在搜索和拯救方面发挥重要作用。
磁吸附爬壁机器人具有优越的特性，其发展前景十分乐观，未来将会有更多的惊喜等待着我们去发掘。
基于仿生附着特性的爬壁机器人
04
05
基于本研究已经取得的 成果，未来可以在以下 几个方面进行深入研究 和发展
1. 优化设计：进一步优 化设计，减小样机的尺 寸和重量，提高便携性 。同时改进仿生附着机 制的设计，提高其逼真 度和性能。
2. 控制系统优化：优化 控制系统的设计，提高 样机的运动速度和稳定 性。同时可以引入智能 控制算法，实现机器人 的自主运动和适应环境 变化的能力。
本研究通过对多种生物的附着机制进行分析和模拟，设计出一种具有仿生附着特性的爬壁机器人，并对 其性能进行了实验验证，取得了良好的效果。
研究不足与展望
• 虽然本研究已经取得了一定的研究成果，但是还存在一些不足之处 • 实验样机的尺寸和重量较大，不便于实际应用和携带。未来可以进一步优化设计，减小样机的尺寸和重量，提
发展
未来，爬壁机器人将会更加智能化、轻量化、高效化，其应用领域也将更加广 泛。本研究将为爬壁机器人的进一步发展提供重要的理论支持和实践指导。
爬壁机器人概述
02
爬壁机器人的定义与特点
定义
爬壁机器人是一种能够在垂直墙壁、天花板等非结构化表面上稳定运行的机器人 ，具有自主移动、适应复杂环境的能力。
特点
能源供应
由于攀爬过程需要大量的能量， 因此如何为机器人提供持续、可 靠的能源供应是另一个技术挑战
。
基于仿生附着特性
03
的设计
仿生附着特性的选择与设计
仿生附着特性的选择
选择自然界中具有优秀附着特性的生物（如壁虎、章鱼等），提取其附着机制，并应用于爬壁机器人的设计。
仿生附着机构的设计
根据提取的附着机制，设计出具有仿生附着特性的爬壁机器人机构。
在石油、化工、核能等高危行业中，仿生附着机器人可以代替
爬壁清洗机器人设计
爬壁清洗机器人会的不断发展，科学技术的迅猛发展，人类社会的不断进步，现代都市的摩 天大楼越建越多，越建越高，而城市的灰尘污染也越发严重，在这样的背景下，人类需 要依靠升降机平台来逐层地清洗大楼壁面，不但浪费时间和劳动力，而且人类在清洗大 楼壁面的环境越来越恶劣和危险，本课题来自于社会实际的需求，采用爬壁机器人进行 擦洗，降低清洗工人的劳动强度，提高工作效率，特别是提高安全性。如今，在科学技 术领先的国家已经采取了爬壁清洗机器人作为他们的首选工具，用来对大楼外表面进行 清理。
2 爬壁清洗机器人总体结构设计 ---------------------------------- 10
2.1 爬壁清洗机器人的材料选择 ----------------------------------------- 10 2.2 机器人总体结构介绍 ----------------------------------------------- 10 2.3 移动铝板的设计与校核 --------------------------------------------- 11 2.4 吸盘直径的选取 --------------------------------------------------- 13 2.5 电动机的选取 ----------------------------------------------------- 15 2.6 联轴器的选取 ----------------------------------------------------- 18 2.7 轴承的校核 ------------------------------------------------------- 18 2.8 滚动轴承寿命的计算 ----------------------------------------------- 19 2.9 轴的计算 --------------------------------------------------------- 20 2.10 键连接的强度计算 ------------------------------------------------ 21 2.11 轴向气缸的设计与计算 -------------------------------------------- 22 2.12 活塞杆稳定性及挠度验算 ------------------------------------------ 25 2.13 本章小结 -------------------------------------------------------- 28
复合吸附方式爬壁机器人的研制
复合吸附方式爬壁机器人的研制近年来，随着机器人技术的快速发展，爬壁机器人逐渐成为研究和应用的热点之一。
爬壁机器人能够在垂直或倾斜表面上自由行走，具有广泛的应用前景，如工业、军事、建筑等领域。
复合吸附方式爬壁机器人是一种采用多种吸附方式结合而成的机器人，目前国内外已取得一定的研究进展。
复合吸附方式爬壁机器人一般由机械结构、吸附装置和控制系统三部分组成。
机械结构是机器人的骨架，负责提供机器人的稳定性和刚性。
吸附装置则是实现机器人在墙壁上爬行的关键，有多种吸附方式可供选择，如真空吸盘、粘附材料、气囊等。
控制系统则是机器人的大脑，负责实时控制机器人的运动和吸附状态。
在复合吸附方式爬壁机器人的研制中，机械结构的设计是关键。
机械结构需要具备足够的刚度和稳定性，能够承受机器人的重量和外界的干扰，同时还要具备良好的适应性，能够在不同表面上爬行。
常见的机械结构设计包括多杆机构、足式爬壁机器人和轮式爬壁机器人等。
吸附装置的设计也是复合吸附方式爬壁机器人研制的重要环节。
吸附装置需要能够紧密附着在墙壁上，提供足够的吸附力以支持机器人的重量，并能够实现快速粘附和释放。
常用的吸附方式包括真空吸盘、粘附材料和气囊等。
不同的吸附方式具有各自的优缺点，研究人员需要根据具体应用需求进行选择。
控制系统是复合吸附方式爬壁机器人的核心。
控制系统需要能够实时感知机器人的位置和运动状态，并根据这些信息调整机器人的运动和吸附状态。
控制系统还需要具备自主避障能力，能够自动适应不同表面的变化和障碍物的存在。
目前，常见的控制方法包括PID控制、模糊控制和神经网络控制等。
在研制复合吸附方式爬壁机器人的过程中，研究人员还面临一些挑战。
吸附装置的设计和制造技术需要不断创新，以提高吸附力和减小机器人的重量。
控制系统需要具备高精度和高稳定性，能够实现高效的运动控制和避障。
机械结构的设计和材料的选择也需要不断改进，以提高机器人的适应性和可靠性。
爬壁机器人设计与操作方式标准建设出有
爬壁机器人设计与操作方式标准建设出有随着科技的不断发展，机器人技术正越来越广泛地应用于各个领域，其中之一就是爬壁机器人。
爬壁机器人具备在垂直墙面上移动的能力，可以在高空、狭小空间等人类难以到达的环境中执行任务，为各行各业带来了巨大的便利和效益。
为了确保爬壁机器人的设计与操作方式达到一定的标准，本文将探讨爬壁机器人设计与操作方式的标准建设。
1. 爬壁机器人的设计要求1.1 适应多种环境爬壁机器人应设计成能够适应多种不同垂直墙面的表面材料和结构，例如水泥、玻璃、金属等。
在设计过程中，应考虑机器人的吸附力、稳定性和移动速度等因素，以确保其能够牢固地附着在墙面上并稳定地移动。
1.2 安全性在设计爬壁机器人时，安全性是一个至关重要的因素。
机器人应具备避免摔落的功能，例如采用传感器和算法识别墙面表面的凹凸，以避免机器人因表面不平而摔落。
此外，机器人的电源系统和机械结构也需要经过严格的测试和验证，确保其能够在任何工作环境下安全可靠地运行。
1.3 轻量化和紧凑化设计由于爬壁机器人常常需要在狭小的空间中进行工作，因此，设计时应尽量减小机器人的体积和重量，以提高其机动性和适应性。
同时，机器人的紧凑化设计也有利于减少与墙面的接触面积，从而降低机器人与墙面之间的摩擦力，提高其爬行效率。
2. 爬壁机器人的操作方式标准2.1 遥控操作爬壁机器人通常通过遥控操作来实现。
操作者可以通过遥控设备，如遥控器或手机APP，对机器人进行控制。
遥控操作方式的优点是简单易学，可以迅速掌握机器人的基本操作，缺点是需要操作者具备一定的操作技能和经验。
2.2 自动化操作随着人工智能技术的不断发展，爬壁机器人的自动化操作逐渐成为可能。
通过在机器人中引入各种传感器和算法，可以实现机器人的自主导航、避障和任务执行等功能。
自动化操作方式的优点是减轻操作者的负担，提高工作效率，缺点是需要额外的技术和设备支持。
2.3 远程监控与控制由于爬壁机器人常常工作在高空或狭小空间等人类难以到达的环境中，远程监控和控制是非常重要的。
爬墙机器人原理
爬墙机器人原理
爬墙机器人是一种具有特殊功能的机器人，它可以在垂直墙壁上行走，甚至可
以在天花板上移动。
其原理主要基于机械结构和物理原理的应用。
首先，爬墙机器人的结构设计非常重要。
它通常采用轮式或者履带式的结构，
配备有吸盘或者吸附材料。
这些吸盘或吸附材料可以产生足够的吸附力，使机器人能够在墙面或天花板上牢固地附着。
同时，机器人的重心设计也非常关键，要确保其在行走时能够保持稳定，不至于发生倾覆或者滑落的情况。
其次，爬墙机器人利用物理原理来实现在墙面上行走。
在机器人的运动过程中，通过控制吸盘或吸附材料的吸附和释放，可以实现机器人在墙面上的移动。
例如，当吸盘吸附在墙面上时，机器人可以利用电机或液压系统来产生推力，从而实现向上或向下的运动。
同时，机器人还可以利用自身重心的调节，来实现在墙面上的平稳行走。
此外，爬墙机器人还可以利用传感器和控制系统来实现对墙面的感知和自主导航。
通过激光雷达、红外线传感器等设备，机器人可以实时感知墙面的形状和距离，从而调整自身的运动轨迹。
控制系统可以根据传感器的反馈信息，实时调节机器人的运动状态，使其能够在墙面上自如地行走。
总的来说，爬墙机器人的原理是基于结构设计、物理原理和智能控制系统的综
合应用。
通过合理设计的结构、物理原理的运用和智能控制系统的支持，爬墙机器人可以实现在垂直墙面和天花板上的自由行走。
这种机器人不仅具有很高的科研和技术价值，还具有广泛的应用前景，可以在建筑施工、救援任务和工业检测等领域发挥重要作用。
相信随着科技的不断进步，爬墙机器人的原理和技术将会得到进一步的完善和应用。
爬墙机器人原理
爬墙机器人原理
爬墙机器人是一种可以在垂直墙面上爬行的智能机器人，它通常被用于特殊环境下的搜救、检测和维护工作。
爬墙机器人的原理主要包括机械结构、运动控制和附着力三个方面。
首先，爬墙机器人的机械结构设计非常重要。
它通常采用轮式或者履带式的结构，配合多关节的机械臂和传感器，以便在垂直墙面上实现稳定的移动和操作。
机械结构的设计需要考虑重量、强度和灵活性的平衡，以及对墙面的适应能力。
其次，爬墙机器人的运动控制是实现其爬墙功能的关键。
通过精确的电机控制和传感器反馈，爬墙机器人可以实现对自身姿态的调整和对墙面的粘附力控制。
这需要复杂的算法和实时的数据处理能力，以确保机器人在爬行过程中保持稳定和安全。
最后，爬墙机器人的附着力是其能够在墙面上爬行的基础。
通常，爬墙机器人会采用吸盘、气压或者粘附材料等方式来实现对墙面的附着。
这些附着装置需要具有足够的抓地力和对墙面的适应性，以确保机器人可以在各种环境下实现稳定的爬行和操作。
综上所述，爬墙机器人的原理是基于其机械结构、运动控制和附着力三个方面的技术实现。
通过合理的设计和精密的控制，爬墙机器人可以在垂直墙面上实现高效的移动和操作，为特殊环境下的工作提供了重要的技术支持。
随着科技的不断进步，相信爬墙机器人在未来会发挥更加重要的作用，为人类创造更多的可能性。
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1 传统爬壁机器人的结构、吸附方式、移动方式及其特点 爬壁机器人必须具有两个基本功能:在壁面上的吸附功能和移动功能。传统爬壁机器人按吸附功能可分为真空吸附和磁吸附两种形式:真空吸附法又分为单吸盘和多吸盘两种结构形式，具有不受壁面材料限制的优点，但当壁面凸凹不平时，容易使吸盘漏气，从而使吸附力下降，承载能力降低;磁吸附法可分为电磁体和永磁体两种，电磁体式维持吸附力需要电力，但控制较方便。永磁体式不受断电的影响，使用中安全可靠，但控制较为麻烦。磁吸附方式对壁面的凸凹适应性强，且吸附力远大于真空吸附方式，不存在真空漏气的问题，但要求壁面必须是导磁材料，因此严重地限制了爬壁机器人的应用环境。 爬壁机器人按移动功能分主要是吸盘式、车轮式和履带式。吸盘式能跨越很小的障碍，但移动速度慢;车轮式移动速度快、控制灵活，但维持一定的吸附力较困难;履带式对壁面适应性强，着地面积大，但不易转弯。而这三种移动方式的跨越障碍能力都很弱。 2 国内外壁面爬行机器人的发展概况 自1966年日本的西亮教授研制出第一个爬壁机器人以来,爬壁机器人在日本得到蓬勃发展。之后, 英国、西班牙、美国、德国和俄罗斯等国也相继研制出多种爬壁机器人样机。20 世纪80年代以来, 国内许多院校和科研单位也在爬壁机器人领域取得了长足的发展, 研制了多种型号的爬壁机器人。 2.1 国外爬壁机器人发展概况 爬壁机器人是一种能够在壁面爬行作业的极限作业机器人，它是集机构学、传感技术、控制和信息技术等为一体的高技术产品，世界机器人大国日本在极限作业机器人研究方面尤为积极。在过去的几十年里，爬壁机器人技术在世界范围内得到迅速发展，也相继研制出了不同种类的样机，有些已经投入实用。在这一领域，日本取得的成绩突出，美国、英国、法国、意大利、西班牙、澳大利亚、韩国等国也在不断深入研究。 早在1966年，在日本大阪府立大学工学部任讲师的西亮，就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。日本应用技术研究所研制出了车轮式磁吸附爬壁机器人，它可以吸附在各种大型构造物如油罐、球形煤气罐、船舶等的壁面，代替人进行检查或修理等作业。这种爬壁机器人靠磁性车轮对壁面产生吸附力，其主要特征是:行走稳定速度快，最大速度可达9 m/min，适用于各种形状的壁面，且不损坏壁面的油漆。1989年日本东京工业大学的宏油茂男研究开发了吸盘式磁吸附爬壁机器人，吸盘与壁面之间有一个很小的倾斜角度，这样吸盘对壁面的吸力仍然很大，每个吸盘分别由一个电动机来驱动，与壁面线接触的吸盘旋转，爬壁机器人就随着向前移动，这种吸附机构的吸附力可以达到很大。 此后的几十年里，爬壁机器人技术在世界范围内得到了迅速发展，也相继研制出了不同种类的样机，有些已经投入实用。 2.2 国内爬壁机器人的发展概况 和国外相比，国内爬壁机器人的研究起步较晚，但近几年已取得了很大进步。我国的工业机器人从20世纪80年代“七五”科技攻关开始起步，在国家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前已基本掌握了机器人本体的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。但总的来看，我国的工业机器人技术及其工程应用的水平和国外比还有一定的距离;机器人应用工程起步较晚，应用领域窄，生产线系统技术与国外比有差距;在应用规模上，我国已安装的国产工业机器人约200台，约占全球已安装台数的万分之四。 哈尔滨工业大学机器人研究所已经成功研制出单吸盘真空吸附车轮行走式爬壁机器人和永磁铁吸附履带行走式爬壁机器人。单吸盘轮式壁面移动机器人，有吸附机构和移动机构两大部分，移动机构由电机、减速器、车轮构成，吸附机构包括真空泵、压力调节阀、密封机构等。真空泵是产生负压的装置，其功能是不断地从负压腔内抽出空气，使负压腔内形成一定程度的真空度。为维持机器人负压腔内的负压，还需要有密封机构，使机器人可靠地吸附在壁面上并产生足够的正压力，从而使驱动机构产生足够的摩擦力以实现移动功能。由于气囊密封装置具有较好的弹性，在壁面有凹凸时，通过气囊的形来减小缝隙的高度，可使机器人具有一定的越障能力。调节弹簧的作用有两个:一是为密封圈提供密封所必需的正压力，二是提高气垫对壁面的适应能力，还可起到减震的作用。负压的控制通过调节真空泵的电机电压来改变电机的转速，同时采用负压传感器作为检测元件，实时检测负压的变化，为调整压力提供依据。磁吸附履带式爬壁机器人采用的是双履带永磁吸附结构，在履带一周上安装有数十个永磁吸附块，其中的一部分紧紧地吸附在壁面上，并形成一定的吸附力，通过履带(由链条和永磁块组成) 使机器人贴附在壁面上。机器人在壁面上的移动靠履带来完成，移动时，履带的旋转使最后的吸附块在脱离壁面的同时又使上面的一个吸附块吸附于壁面，这样周而复始，就实现了机器人在壁面上的爬行。 3 爬壁机器人的发展趋势 由于传统爬壁机器人具有很多不足之处，因此未来爬壁机器人的结构应该向着实用化的方向发展。 3. 1 吸附装置 最近几年，美、英、俄等国的研究小组真正揭示了壁虎在墙上爬行的秘密，这个秘密就是分子间的作用力——范德华力，范德华力是中性分子彼此距离非常近时产生的一种微弱电磁引力。科学家在显微镜下发现，壁虎脚趾上约有650万根次纳米级的细毛，每根细毛直径约为200至500纳米，约是人类毛发直径的十分之一，毛发前端有100～1 000个类似树状的微细分枝，每分枝前端有细小的肉趾，这种精细结构使得细毛与物体表面分子间的距离非常近，从而产生分子引力虽然每根细毛产生的力量微不足道，但累积起来就很可观根据计算，一根细毛能够提起一只蚂蚁的重量，而一百万根细毛虽然占地不到一个小硬币的面积，但可以提起二十公斤力的重量，如果壁虎脚上650万根细毛全部附着在物体表面上时，可吸附住质量为130千克的物体，这相当于两个成人的质量。从壁虎脚的附着方式得到的启示可用于研制爬壁机器人。在分析壁虎生物原型吸附的功能原理和作用机理的基础上，通过高分子材料化学、工程材料科学、力学和机械学的交叉学科研究，探索出一种与壁虎脚趾表面结构相近的，经物理改进的极性高分子材料——人造壁虎仿生脚干性粘合剂，并应用精密微机械加工的手段，设计并制作模拟壁虎脚趾的吸附装置，该吸附装置将适应于各种材质和任意形状的表面，这种装置如果研制成功将使爬壁机器人的实用化迈出坚实的一大步。 3.2 移动方式 在移动机器人中，轮式和履带式移动方式已获得广泛的应用，但是足式移动方式具有轮式和履带式所没有的优点，足式移动方式的机器人可以相对较容易地跨过比较大的障碍，并且机器人的足所具有的大量的自由度可以使机器人的运动更加灵活，对凸凹不平的地形适应能力更强，足式机器人的立足点是离散的，跟壁面接触的面积小，可以在可达到的范围内选择最优支撑点，即使在表面极度不规则的情况下，通过严格选择足的支撑点，也能够行走自如。正是由于足式结构多样、运动灵活，适应于各种形状的壁面上，而且能够跨越障碍物，因此足式结构将在爬壁机器人上有着较好的应用前景。 3.3 驱动设备 传统伺服电机因功率重量比低，必须安装在远离驱动的地方，而且电机高速运行后需有减速齿轮来降低速度，致使传动系统复杂，结构累赘，不能满足实用化的要求，为此需要研制利用功能材料构成的体积小、重量轻、高效率密度的新型电机。微特电机所组成的驱动伺服系统和位置速度传感系统是机器人关键部件，研制开发直接驱动、大力矩、小体积、重量轻、精度高、反应灵敏、工作可靠的各类微特电机，是提高我国机器人的研究开发水平，满足国内研制高性能机器人的基础保障。因此微特电机在机器人应用的前景是非常乐观的，爬壁机器人使用微特电机技术的发展趋势可归纳为:朝着高精度、高可靠性、直接驱动、新原理、新结构、机电一体化、超微化方向发展。超声波电机:利用压电陶瓷的逆压电效应和超声振动，将弹性材料的微观形变通过共振放大和摩擦耦合转换成转子或滑块的宏观运动。由于其独特的运行机理，超声波电机具有传统电磁式电机不具备的优点: (1) 靠摩擦力驱动，断电后具有自锁功能; (2) 转矩密度大，低速下可产生大转矩，不需齿轮减速机构，因而体积小、了较大的成果。日本已经较为成功的将微波技术应用到一台无线机器 本文介绍了清洁机器人在国内外发展现状和应用情况，侧重研究了清洁机器人的避障控制系统。结合实验室实际条件，设计了机器人样机。其主要工作内容包括:小车机械本体设计、控制理论的介绍、AT89C51单片机控制系统硬件电路及检测电路设计、控制系统软件设计和机器人避障性能测试试验。 通过实验表明所设计的机器人样机能够实现自主避碰的功能，达到设计要求。 关键词:清洁机器人;避障;AT89C51单片机 Small cleaning robot control section design Abstract
Cleaning robot is one part of the serving robot..Serving robot is
beingresearched and developed in the countries all over the world,and which is beingused widely in the west developed countries.If the rate of quality and price of thecleaning robot is highly enough ,the market of the cleaning robot would beprospered. The paper studies the applications and developments of cleaning robot athome and abroad, and researches the control system of the cleaning robot avoidinga obstacle mainly.The model is designed under the actual condition of the lab. The main work of the paper is as follows. The mechanical design of cleaning robot,thetheory of the control system, the design of control system of hardware circuit andsoftware based on AT89C51 SCM, the design of inspective circuit and theexperiment of performance of the cleaning robot avoiding a obstacle. The result of the experiment shows that the robot designed has the functionsof avoiding a obstacle, so it fills the demand of the task. Key works: cleaning robot; avoid a obstacle; AT89C51 S