靜電吸附爬壁機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)驗(yàn).pdf

1、爬壁機(jī)器人是一種同時(shí)具有移動(dòng)和吸附功能的極限作業(yè)機(jī)器人，在核工業(yè)、石化企業(yè)、建筑行業(yè)、消防部門、造船等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。盡管國(guó)內(nèi)外不少科研機(jī)構(gòu)已經(jīng)研發(fā)出一些不同吸附方式的爬壁機(jī)器人，但是傳統(tǒng)的爬壁機(jī)器人在實(shí)際場(chǎng)合中還不同程度存在一些缺點(diǎn)和不足，制約著爬壁機(jī)器人更好地應(yīng)用。借助靜電吸附技術(shù)設(shè)計(jì)了一種新型的爬壁機(jī)器人系統(tǒng)，具有壁面適應(yīng)能力強(qiáng)，重量輕，噪聲小，功耗低，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。
　　本文在分析研究導(dǎo)體壁面和電介質(zhì)壁面靜電吸附工

2、作機(jī)理的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了靜電吸附力的等效分析計(jì)算，對(duì)導(dǎo)體和電介質(zhì)壁面上的靜電場(chǎng)分布進(jìn)行了定性地分析，提出了爬壁機(jī)器人的移動(dòng)方式，并設(shè)計(jì)了爬壁機(jī)器人系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)。分析研究了爬壁機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)和靜動(dòng)力學(xué)機(jī)理。針對(duì)爬壁機(jī)器人在壁面上的安全性，建立了機(jī)器人滑落失效和傾覆失效時(shí)的靜力學(xué)模型；分析了爬壁機(jī)器人位置、速度和加速度之間的關(guān)系，建立了機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型；分析了作用于爬壁機(jī)器人上的力和力矩與其運(yùn)行狀態(tài)之間的關(guān)系，建立了機(jī)器人的動(dòng)力學(xué)模型。完

3、成了爬壁機(jī)器人的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)，包括上位機(jī)人機(jī)交互系統(tǒng)和下位機(jī)嵌入式控制系統(tǒng)。上位機(jī)用以完成對(duì)爬壁機(jī)器人的監(jiān)控，使操作人員能夠通過(guò)無(wú)線通信實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人遠(yuǎn)程控制；下位機(jī)則設(shè)計(jì)了以ARM控制器為核心的嵌入式系統(tǒng)，其接收上位機(jī)發(fā)送來(lái)的任務(wù)命令，控制機(jī)器人本體完成吸附、移動(dòng)的任務(wù)，并采集機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)傳送給上位機(jī)以供操作人員進(jìn)行下一步?jīng)Q策。設(shè)計(jì)與制作了爬壁機(jī)器人的靜電吸附裝置，在不同壁面上進(jìn)行了靜電吸附力的實(shí)驗(yàn)測(cè)試，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果研制了履