雙體爬壁機(jī)器人系統(tǒng)的研制.pdf

1、爬壁機(jī)器人（Wall Climbing Robot，WCR）是一種在壁面環(huán)境下作業(yè)的自動化機(jī)械裝置，可將人從危險(xiǎn)、繁重的工作中解脫出來，并能有效降低成本、提高作業(yè)效率和自動化水平。本論文通過分析對比國內(nèi)外先進(jìn)的爬壁機(jī)器人，提出了創(chuàng)新型設(shè)計(jì)方案，系統(tǒng)的介紹了雙體爬壁機(jī)器人(Twin Body Wall Climbing Robot,TBWCR)的設(shè)計(jì)方法。
　　在比較各種移動方式優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，本文選擇了“2驅(qū)動輪＋1腳輪”的輪式移

2、動方式。由電機(jī)直接驅(qū)動輪子，結(jié)構(gòu)簡潔，避免了有齒輪，傳動帶等帶來的低效率問題，減輕了機(jī)器人的重量，而且轉(zhuǎn)向靈活。文中詳細(xì)分析了負(fù)壓形成的原因，選擇了主動吸附方式。并且使用了彈性密封圈密封的方式，解決了密封效果和密封圈與墻壁之間摩擦力過大地矛盾問題，在實(shí)際使用中有很好效果。本文采用一級齒輪加二級蝸輪蝸桿的傳動方式，解決了手臂設(shè)計(jì)中輕重量、大扭矩載荷之間存在的矛盾問題。文中采用安裝在TBWCR內(nèi)腔底部的三個互成等腰直角三角形的紅外測距傳感器

3、做位姿檢測。同時(shí)通過將TBWCR交叉壁面過渡過程的抽象，根據(jù)機(jī)器人學(xué)理論，建立了過渡過程的運(yùn)動學(xué)方程。本文還將TBWCR交叉壁面過渡過程分為了壁面檢測、姿態(tài)粗調(diào)、姿態(tài)細(xì)調(diào)、前端WCR貼近目標(biāo)壁面、后端WCR姿態(tài)調(diào)節(jié)、后端WCR貼近目標(biāo)壁面六步進(jìn)行了詳細(xì)的步態(tài)分析。
　　本文TBWCR系統(tǒng)采用了分布式控制結(jié)構(gòu)，分成信號層、控制層、協(xié)議層、驅(qū)動層、機(jī)械層。控制層是LPC2292微控制器，協(xié)議層選用CAN總線作為各節(jié)點(diǎn)之間數(shù)據(jù)通訊的協(xié)議