畢業(yè)設(shè)計(jì)--- 爬壁式機(jī)器人設(shè)計(jì)

1、<p><b>　　畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）</b></p><p>　　題 目 爬壁式機(jī)器人設(shè)計(jì) </p><p>　　專(zhuān)業(yè)班級(jí) 光機(jī)電一體化工程（08級(jí)） </p><

2、;p>　　姓 名 </p><p>　　指導(dǎo)教師 </p><p>　　所屬助學(xué)單位 </p><

3、p>　　2011年 12 月 2 日</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　前言2</b></p><p><b>　　第一章3</b></p><p><b>　　總體結(jié)構(gòu)3</b></p>

4、<p><b>　　1.1機(jī)械結(jié)構(gòu)3</b></p><p>　　1.2控制系統(tǒng)硬件4</p><p>　　1.3傳感導(dǎo)引系統(tǒng)9</p><p><b>　　第二章14</b></p><p>　　2.1爬壁機(jī)器人磁吸附原理14</p><p>　　2.2

5、磁吸附技術(shù)簡(jiǎn)介14</p><p>　　2.3.電磁鐵吸力及選材14</p><p><b>　　第三章16</b></p><p>　　3.1一種新型磁輪單元16</p><p>　　3.2磁輪分析16</p><p>　　第四章 爬壁機(jī)器人的力學(xué)分析18</p>&l

6、t;p>　　4.1爬壁機(jī)器人靜力學(xué)分析18</p><p>　　4.2爬壁機(jī)器人動(dòng)力學(xué)分析19</p><p><b>　　結(jié)論21</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)22</b></p><p><b>　　致謝22</b></p>&

7、lt;p><b>　　摘要</b></p><p>　　爬壁機(jī)器人,是極限作業(yè)機(jī)器人的一個(gè)分支,它的突出特點(diǎn)是可以在垂直墻壁表面或者天花板上移動(dòng)作業(yè)爬壁機(jī)器人能吸附于壁面而不下滑,實(shí)現(xiàn)的方法主要有兩種:負(fù)壓吸附與磁吸附介紹一種新型爬壁機(jī)器人，它以超聲串列法自動(dòng)掃查和檢測(cè)在役化工容器筒壁對(duì)接環(huán)焊的危害性缺陷。 本文將著重介紹了它的機(jī)械結(jié)構(gòu)及位置調(diào)整運(yùn)動(dòng)控制算法。 這種機(jī)器人采用磁輪吸附和

8、小車(chē)式行走，利用磁帶導(dǎo)航，光纖傳感器檢測(cè)，具有結(jié)構(gòu)緊湊、導(dǎo)航性能好、位置調(diào)整方法可行和定位精度高等特點(diǎn)。本文將介紹的爬壁機(jī)器人為超聲串列自動(dòng)掃查機(jī)器人是以某煉油廠加氫反應(yīng)器為具體的應(yīng)用對(duì)象，用來(lái)以超聲串列法自動(dòng)掃查和檢測(cè)筒壁對(duì)接環(huán)焊縫的危害缺陷而研制的，并按JB4730-94《壓力容器無(wú)損檢測(cè)》的要求，用超聲串列法檢測(cè)。 超聲串列法要求一發(fā)、一收探頭中心聲束保持在一個(gè)與焊縫中心線相垂直的平面內(nèi)，收發(fā)探頭相對(duì)于串列基準(zhǔn)線須保持等距、反相、

9、勻速移動(dòng)。 由于采用手動(dòng)檢測(cè)，操作難度大，重復(fù)性差，可比性差而難以實(shí)施。 對(duì)于這種用在圓形筒壁上在役檢測(cè)的機(jī)器人，丹麥的force公司研制了多用途模塊磁輪掃描儀AMS-9、AMS-10等系列磁輪爬壁機(jī)器人，日本的Osaka Ga</p><p>　　關(guān)鍵詞：機(jī)器人技術(shù) 爬壁機(jī)器人 磁吸附</p><p><b>　　前言</b></p><p>

10、;　　機(jī)器人是傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)學(xué)與近代電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息科學(xué)和傳感技術(shù)等多學(xué)科綜合性高科技產(chǎn)物，它是一種模仿人操作、高速運(yùn)行、重復(fù)操作和精度較高的自動(dòng)化設(shè)備。機(jī)器人技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，不但傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究發(fā)生革命性的變化，而且將對(duì)人類(lèi)的社會(huì)生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展，機(jī)器人的小型化、微型化成為機(jī)器人技術(shù)發(fā)展的重要方向之一。開(kāi)發(fā)一種小型、便攜的爬壁機(jī)器人在軍事和民用方面都具有重要意義

11、。在軍事方面，它可以被投放在敵后，爬行于建筑物的外墻或玻璃壁面上，對(duì)室內(nèi)的情況進(jìn)行偵察；或者充當(dāng)可移動(dòng)的爆破物，近距離殺傷敵方的重要設(shè)施和人員。</p><p>　　爬壁機(jī)器人作為工業(yè)用機(jī)器人的一種，指的是能夠在垂直陡壁上進(jìn)行作業(yè)的機(jī)器人，它作為高空極限作業(yè)的一種自動(dòng)機(jī)械裝置，可以代替人工在高空、毒氣毒液、輻射、水下等高危環(huán)境下進(jìn)行特種作業(yè)，在熱電廠、造船業(yè)、核工業(yè)、石化天然氣業(yè)等領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用，隨著技術(shù)的日趨

12、成熟，應(yīng)用范圍的拓展，越來(lái)越受到各國(guó)科研部門(mén)的重視</p><p><b>　　第一章</b></p><p><b>　　總體結(jié)構(gòu)</b></p><p>　　本樣機(jī)由機(jī)械部分、控制部分、導(dǎo)航傳感檢測(cè)部分組成。</p><p><b>　　1.1機(jī)械結(jié)構(gòu)　　</b></

13、p><p>　　本樣機(jī)的機(jī)械部分由導(dǎo)軌滑塊運(yùn)動(dòng)體、左右磁輪運(yùn)動(dòng)體組成。 樣機(jī)及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖1。設(shè)o 1 x 1 y 1 為機(jī)器人的坐標(biāo)系，其中原點(diǎn)o 1 在機(jī)器人4個(gè)輪子布局的對(duì)稱(chēng)中心點(diǎn)上，x 1 為機(jī)器人左右磁輪的對(duì)稱(chēng)中心線，y 1 平行于串列掃查探頭的導(dǎo)軌。 圖中所示oxy坐標(biāo)的x軸，相當(dāng)于是固定在筒壁上的，與串列掃查基準(zhǔn)線重合，y軸是與其垂直的坐標(biāo)，o與o 1 重合。 在這里所謂的串列基準(zhǔn)線是串列掃查時(shí)，作為一

14、發(fā)一收兩探頭等間隔移動(dòng)的所定相對(duì)對(duì)稱(chēng)基準(zhǔn)線，一般設(shè)定為在離探傷面距離為0。5跨距的位置。</p><p>　　本文中左指的是y 1 方向,反之為右方向。 各部分的工作原理如下：　　(1)左右磁輪運(yùn)動(dòng)體　　整個(gè)掃查機(jī)器人靠4個(gè)磁輪的吸力吸附在圓筒壁上,由磁輪的運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)機(jī)器人前進(jìn)、后退，以及調(diào)整機(jī)器人的位置和方位，在這里我們選用磁輪而沒(méi)有用履帶，這有利于達(dá)到串列掃查對(duì)運(yùn)動(dòng)精度的要求。 機(jī)器人左右各有兩個(gè)磁輪，各由交流

15、伺服電機(jī)經(jīng)諧波減速器減速、同步齒形帶傳動(dòng),帶動(dòng)磁輪沿壁面運(yùn)動(dòng),兩個(gè)磁輪通過(guò)齒形帶均可運(yùn)動(dòng),所以都是主動(dòng)輪，這樣左右磁輪的運(yùn)動(dòng)形成機(jī)器人的兩個(gè)自由度。 當(dāng)兩個(gè)電機(jī)同時(shí)驅(qū)動(dòng)4個(gè)輪同向等速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí),機(jī)器人向前后移動(dòng)，當(dāng)左邊的2個(gè)磁輪的速度大于右邊的兩個(gè)磁輪的速度時(shí)，機(jī)器人向右偏轉(zhuǎn); 反之，向左偏轉(zhuǎn)?！?2)導(dǎo)軌滑塊運(yùn)動(dòng)體　　采用交流伺服電機(jī)經(jīng)齒輪減速器和同步齒形帶帶動(dòng)兩滑塊在導(dǎo)軌上運(yùn)動(dòng)，形成機(jī)器人的第三個(gè)自由度。 由于兩滑塊分別固聯(lián)在嚙入齒形輪

16、的一邊和離開(kāi)齒形輪的另一邊的齒形帶上，所以?xún)苫瑝K隨著齒形帶的運(yùn)動(dòng)而在導(dǎo)軌上同向或反向直線運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)固定在滑塊上的探頭相對(duì)機(jī)器人中心線同向或反向運(yùn)動(dòng)?！　≌{(diào)整爬壁機(jī)器人的中心線與串列基準(zhǔn)線相平行，就可確保收、發(fā)探頭相對(duì)串列基準(zhǔn)線等距離運(yùn)動(dòng),符合串列掃查的運(yùn)</p><p><b>　　1.2控制系統(tǒng)硬件</b></p><p>　　該微型爬壁機(jī)器人采用12個(gè)微型電機(jī)驅(qū)動(dòng)

17、，4個(gè)接觸傳感器，4個(gè)壓力傳感器，以后還要增加用于壁障的紅外傳感器和用于采集現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)的微型攝像頭，所以對(duì)主控制器的要求較高。設(shè)計(jì)中，最終選定Philips公司最新開(kāi)發(fā)的基于32位ARM7TDMI-S內(nèi)核的低軾耗ARM處理器LPC2104作為控制系統(tǒng)主控制器。LPC2104具有以下特性：</p><p>　　*128KB片內(nèi)Flash程序存儲(chǔ)器，帶ISP和IAP功能；</p><p>　　*

18、16KB靜態(tài)RAM；</p><p><b>　　*向量中斷控制器；</b></p><p>　　*仿真跟蹤模塊支持實(shí)時(shí)跟蹤；</p><p>　　*標(biāo)準(zhǔn)ARM測(cè)試/調(diào)試接口，兼容現(xiàn)有工具；</p><p>　　*雙UART，其中一帶有調(diào)制解調(diào)器接口；</p><p>　　*高速I(mǎi)2C串行接口，4

19、00kb/s；</p><p><b>　　*SPI串行接口；</b></p><p>　　*2個(gè)定時(shí)器分別具有4路捕獲/比較通道；</p><p>　　*多達(dá)6路輸出的PWM單元；</p><p><b>　　*實(shí)時(shí)時(shí)鐘；</b></p><p><b>　　*看

20、門(mén)狗定時(shí)器；</b></p><p><b>　　*通用I/O口；</b></p><p>　　*CPU操作頻率可達(dá)60MHz；</p><p>　　*兩個(gè)低功耗模式，空閑和掉電；</p><p>　　*通過(guò)外部中斷，將處理器從掉電模式中喚醒；</p><p>　　*外設(shè)功能可單獨(dú)使能

21、/禁止實(shí)現(xiàn)功耗最優(yōu)化；</p><p>　　*片內(nèi)晶振的操作頻率范圍10～25MHz；</p><p>　　*處內(nèi)PLL允許CPU可以在超過(guò)整個(gè)晶振操作頻率范圍的情況下使用。</p><p>　　微型爬壁機(jī)器人控制系統(tǒng)的原理框圖如圖2所示，選用LPC2104作為嵌入式控制器。為提高系統(tǒng)效率和降低功耗，功放驅(qū)動(dòng)電路采用基于雙極性H-橋型脈寬調(diào)整方式PWM的集成電路L2

22、93D。L293D采用16引腳DIP封裝，其內(nèi)部集成了雙極型H-橋電路，所有的開(kāi)量都做成n型。這種雙極型脈沖調(diào)寬方式具有很多優(yōu)點(diǎn)，如電流連續(xù)；電機(jī)可四角限運(yùn)行；電機(jī)停止時(shí)有微振電流，起到“動(dòng)力潤(rùn)滑”作用，消除正反向時(shí)的靜摩擦死區(qū)：低速平穩(wěn)性好等。L293D通過(guò)內(nèi)部邏輯生成使能信號(hào)。H-橋電路的輸入量可以用來(lái)設(shè)置馬達(dá)轉(zhuǎn)動(dòng)方向，使能信號(hào)可以用于脈寬調(diào)整（PWM）。另外，L293D將2個(gè)H-橋電路集成到1片芯片上，這就意味著用1片芯片可以同時(shí)

23、控制2個(gè)電機(jī)。每1個(gè)電機(jī)需要3個(gè)控制信號(hào)EN12、IN1、IN2，其中EN12是使能信號(hào)，IN1、IN2為電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)方向控制信號(hào)，IN1、IN2分別為1，0時(shí)，電機(jī)正轉(zhuǎn)，反之，電機(jī)反轉(zhuǎn)。選用一路PWM連接EN12引腳，通過(guò)調(diào)整PWM的占空比可以調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)速。選擇一路I/O口，經(jīng)反向器74HC14分別接IN1和IN2引腳，控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)。為了節(jié)省LPC2104的I/O口資源，選用2片7</p><p>　　接觸傳

24、感器由外層管和內(nèi)部超彈性線構(gòu)成，內(nèi)外兩層通過(guò)硅管隔開(kāi)。當(dāng)內(nèi)線和外層接觸時(shí)，開(kāi)關(guān)關(guān)閉。通過(guò)這種方法，接觸傳感器向LPC2104發(fā)送信號(hào)，借此來(lái)控制吸盤(pán)的方向。</p><p>　　從壓力傳感器來(lái)模擬信號(hào)經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)，LPC2104通過(guò)壓力傳感器來(lái)的信號(hào)來(lái)判斷吸盤(pán)是否安全的吸附在墻壁上。</p><p>　　LPC2104還可以通過(guò)串口RS232和上位機(jī)進(jìn)行通信。</p&

25、gt;<p><b>　　控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)</b></p><p>　　微型爬壁機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件選用嵌入式實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)μC/OS-II。它是一個(gè)源代碼公開(kāi)、可移植、可固化、可裁剪、占先式的實(shí)時(shí)多任務(wù)操作系統(tǒng)。其絕大部分源碼是用ANSIC寫(xiě)的，移植方便，且運(yùn)行穩(wěn)定可靠。目前，它已經(jīng)在幾十種從8位到64位的微處理器、微控制器上實(shí)現(xiàn)了成功的移植。下面首先介紹μC/OS-II在

26、LPC2104上的移植過(guò)程，然后介紹微型爬壁機(jī)器人控制軟件的設(shè)計(jì)。</p><p>　　μC/OS-II在LPC2104上的移植</p><p>　　移植μC/OS-II，主要包括：設(shè)置堆棧的增長(zhǎng)方面，聲明3個(gè)宏（開(kāi)中斷、關(guān)中斷和任務(wù)切換），聲明10個(gè)與編譯器相關(guān)的數(shù)據(jù)類(lèi)型；用C語(yǔ)言編寫(xiě)6個(gè)與操作系統(tǒng)相關(guān)的函數(shù)（任務(wù)堆棧初始化函數(shù)和5個(gè)鉤子函數(shù)）；用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)4個(gè)與處理器相關(guān)的函數(shù)。&l

27、t;/p><p>　　用匯編語(yǔ)言編寫(xiě)的4個(gè)與處理器相關(guān)的函數(shù)如下：</p><p>　?、貽SStartHighRdy()用于在調(diào)度中使最高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)處于就緒態(tài)并開(kāi)始執(zhí)行；</p><p>　?、贠SCtxSw()完成任務(wù)級(jí)的上下文切換；</p><p>　?、跲SIntCtxSw()完成中斷級(jí)任務(wù)切換，其過(guò)程與OSCtxSw()類(lèi)似，只是在執(zhí)

28、行中斷服務(wù)子程序后可能使更高優(yōu)先級(jí)的任務(wù)處于就緒態(tài)；</p><p>　?、躉STickISR()是系統(tǒng)節(jié)拍中斷服務(wù)子程序。</p><p>　　1OS_CUP.H的移植</p><p>　　μC/OS-II不使用C語(yǔ)言中的short、int、long等數(shù)據(jù)類(lèi)型的定義，因?yàn)樗鼈兣c處理器類(lèi)型有關(guān)，隱含著不可移值性，所以代之以移值性強(qiáng)的整數(shù)數(shù)據(jù)類(lèi)型，這樣，既直觀又可移值

29、。</p><p>　　在μC/OS-II中，使用OS_ENTER_CRITICAL()和OS_EXIT_CRITICAL()開(kāi)中斷和關(guān)中斷來(lái)保護(hù)臨界段代碼。ARM處理器核的用戶(hù)模式和執(zhí)行Thumb代碼時(shí)，不能改變處理器的開(kāi)中斷位I。為了兼容各種模式，使用軟中斷指令SWI使處理器進(jìn)入管理模式和ARM指令狀態(tài)，即使用SWI0x02關(guān)中斷，使用SWI0x03開(kāi)中斷。</p><p>　　ΜC/

30、OS-II使用結(jié)構(gòu)常量OS_STK_GROWTH指定堆棧的增長(zhǎng)方式，0表示堆棧從低地址往高地址增長(zhǎng)，1表示堆棧從高地址往低地址增長(zhǎng)。雖然ARM處理器核對(duì)于兩種方式支持，但ADS的C語(yǔ)言編譯器僅支持一種方式，即從高地址往低地址增長(zhǎng)，并且必須是滿(mǎn)遞減堆棧，所以O(shè)S_STK_GROWTH的值為1。以上內(nèi)容在文件OS_CPU.h中做如下定義。</p><p>　　TypedefunsignedcharBOOLEAN;/*

31、布爾變量*/</p><p>　　TypedefunsignedcharINT8U;/*無(wú)符號(hào)8位整型變量*/</p><p>　　TypedefsignedcharINT8S;/*有符號(hào)8位整型變量*/</p><p>　　TypedefunsignedshortINT16U;/*無(wú)符號(hào)16位整型變量*/</p><p>　　Typedef

32、signedshortINT16S;/*有符號(hào)16位整型變量*/</p><p>　　TypedefunsignedintINT32U;/*無(wú)符號(hào)32位整型變量*/</p><p>　　TypedefsignedintINT32S;/*有符號(hào)32位整型變量*/</p><p>　　TypedeffloatFP32;/*單精度浮點(diǎn)數(shù)（32位長(zhǎng)度）*/</p>

33、;<p>　　TypedefdoubleFP64;/*雙精度浮點(diǎn)數(shù)（64位長(zhǎng)度）*/</p><p>　　TypedefINT32UOS_STK;/*堆棧是32位寬度*/</p><p>　　_swi(0x02)voidOS_ENTER_CRITICAL(void);/*關(guān)中斷*/</p><p>　　_swi(0x03)voidOS_EXIT_CRI

34、TICAL(void);/*開(kāi)中斷*/</p><p>　　#defineOS_STK_GROWTH1/*堆棧由高地址向低地址增長(zhǎng)*/</p><p>　　2OS_CPU_A.ASM文件的移值</p><p>　　OS_CPU_A.ASM文件要實(shí)現(xiàn)在多任務(wù)啟動(dòng)函數(shù)中調(diào)用OSSTartHightRdy()，任務(wù)切換函數(shù)OSCtxSw()，中斷任務(wù)切換函數(shù)OSIntCt

35、xSw()和時(shí)鐘節(jié)拍服務(wù)函數(shù)OSTickISR（）這4個(gè)匯編函數(shù)的改寫(xiě)。上層任務(wù)調(diào)度部分不需要任何改動(dòng)?！　?.2系統(tǒng)任務(wù)劃分及調(diào)度</p><p><b>　　系統(tǒng)任務(wù)劃分</b></p><p>　　嵌入式實(shí)時(shí)系統(tǒng)中的任務(wù)不同于前后臺(tái)系統(tǒng)中的子程序模塊，任務(wù)是處理機(jī)按程序處理數(shù)據(jù)的過(guò)程，是個(gè)動(dòng)態(tài)的概念。一般，一個(gè)任務(wù)對(duì)應(yīng)于一段獨(dú)立的主程序。它可以調(diào)用各種子程序，并

36、使用各種系統(tǒng)資源如中斷、外設(shè)等，以完成某種預(yù)定的功能，且允許多個(gè)任務(wù)并行運(yùn)行。嵌入式系統(tǒng)任務(wù)劃分，是將系統(tǒng)中所有要處理的事情劃分為一個(gè)個(gè)相對(duì)獨(dú)立的任務(wù)模塊，所有待處理的任務(wù)模塊按順序建立一個(gè)個(gè)的任務(wù)，并分配任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。在主程序中，所需要做的工作只是建立這些模塊的任務(wù)，然后每次執(zhí)行就緒任務(wù)隊(duì)列中優(yōu)先級(jí)最高的任務(wù)。根據(jù)微型爬壁機(jī)器人控制系統(tǒng)的性能指標(biāo)和技術(shù)要求，對(duì)可系統(tǒng)進(jìn)行如下的任務(wù)劃分：前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)彎、右轉(zhuǎn)彎、串行通信、數(shù)據(jù)采樣與數(shù)

37、據(jù)處理等任務(wù)。</p><p><b>　　任務(wù)調(diào)整</b></p><p>　　μC/OS-II的任務(wù)調(diào)度是按優(yōu)先級(jí)進(jìn)行的，根據(jù)各任務(wù)的實(shí)時(shí)性要求及重要程度，分別置它們的優(yōu)先級(jí)為10、9、5、6、12、11，其中0、1、2、3、OS_LOWEST_PRIO3、OS_LOWEST_PRIO3、OS_LOWEST_PRIO2、OS_LOWEST_PRIO1、OS_LOW

38、EST_PRIO0這幾個(gè)優(yōu)先級(jí)保留以被系統(tǒng)使用。優(yōu)先級(jí)號(hào)越低，任務(wù)的優(yōu)先級(jí)越高。</p><p>　　為了在后臺(tái)實(shí)時(shí)檢測(cè)同步信號(hào)的變化，及時(shí)產(chǎn)生相應(yīng)的事件，可直接利用嵌入式微控制器所提供的各種中斷，通過(guò)對(duì)中斷服務(wù)處理程序傳遞信號(hào)量，來(lái)喚醒等待同步信號(hào)的任務(wù)，使這個(gè)任務(wù)從掛起狀態(tài)到就緒狀態(tài)，送到CPU執(zhí)行，從而達(dá)到實(shí)時(shí)處理的目的。</p><p>　　在多任務(wù)系統(tǒng)中，消息、信號(hào)是系統(tǒng)能夠在各

39、個(gè)任務(wù)之間通信最常用的手段，其中，使用信號(hào)量是協(xié)調(diào)多任務(wù)最簡(jiǎn)單有效的手段。在μC/OS-II中，一個(gè)任務(wù)或者中斷服務(wù)子程序，通過(guò)事件控制塊來(lái)向另外的任務(wù)發(fā)信號(hào)。當(dāng)微型爬壁機(jī)器人啟動(dòng)之后，首先通過(guò)接觸傳感器和壓力傳感器檢測(cè)4只吸盤(pán)是否很好的與壁面吸合；同時(shí)，通過(guò)紅外傳感器檢測(cè)前面是否有障礙物。如果一切正常就發(fā)送信號(hào)量給直線前進(jìn)任務(wù)，直線前進(jìn)任務(wù)接受到信號(hào)量開(kāi)始運(yùn)行，通過(guò)協(xié)調(diào)控制12個(gè)電機(jī)并配合相應(yīng)傳感器使爬壁機(jī)器人沿直線運(yùn)行。當(dāng)紅外傳感器

40、檢測(cè)到前面有障礙物時(shí)，會(huì)進(jìn)入中斷程序，在中斷程序中發(fā)送信號(hào)給停止任務(wù)，停止任務(wù)接收以信號(hào)量后運(yùn)行。首先使機(jī)器人停下來(lái)調(diào)整好姿勢(shì)確保機(jī)器人四足吸在壁面上，然后發(fā)送信號(hào)量喚醒左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)任務(wù)，控制機(jī)器人繞過(guò)障礙物。以后還可以給微型爬壁機(jī)器人配備微型攝像頭，對(duì)目標(biāo)現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集。總之，在微型爬壁機(jī)器人的控制系統(tǒng)中，信號(hào)、消息不斷傳遞，使得各個(gè)任務(wù)不斷切換運(yùn)行，整個(gè)系統(tǒng)得以正確運(yùn)轉(zhuǎn)工作。</p><p><b

41、>　　1.3傳感導(dǎo)引系統(tǒng)</b></p><p>　　傳感器分為內(nèi)部傳感器和外部傳感器。 外部傳感器為：　　(1)傳感器檢測(cè)導(dǎo)引方案采用在筒壁上沿平行焊縫方向貼導(dǎo)向帶，通過(guò)安裝在車(chē)體上的4個(gè)對(duì)顏色敏感的光纖傳感器(傳感器固定在傳感器盒上)來(lái)檢測(cè)機(jī)器人本體的位置偏移和方位偏移?！　?2)由另一緊壓壁面的自由輪帶動(dòng)的光電碼盤(pán)檢測(cè)x方向的移動(dòng)距離?！　?nèi)部傳感器為： x 向y向的運(yùn)動(dòng)控制用內(nèi)部傳感器,

42、即是伺服電機(jī)軸上的3個(gè)位移光電碼盤(pán)。 以平行于焊縫的參考線為定位參考基準(zhǔn),布置好導(dǎo)向帶,導(dǎo)向帶采用表面光滑且無(wú)凹陷的磁條作為底層，在磁條上鋪設(shè)固定寬度的白色色帶用于導(dǎo)航。 傳感器的平面布置如圖2所示。</p><p>　　圖中.‘1 x ‘1 y ‘1 為傳感器盒坐標(biāo)系，相當(dāng)于是固定在機(jī)器人本體上的。 x ‘ 1 傳感器對(duì)稱(chēng)中心線上與x 1 軸平行，y ‘1 軸通過(guò)1、2傳感器，. ‘1 為傳感器坐標(biāo)原點(diǎn)。.‘&

43、lt; x ‘< y ‘< 為導(dǎo)引帶坐標(biāo)系，x ‘< 軸為與x軸平行且與導(dǎo)引帶中心線重合,相當(dāng)于是固定在筒壁上的坐標(biāo)軸，. ‘< 為沒(méi)有位置誤差、方位誤差時(shí)在x ‘1 上與. ‘1 重合的點(diǎn),y ‘< 垂直于x ‘< 。 圖中1、2、3、4分別表示4個(gè)傳感器,傳感器1、2用來(lái)限制機(jī)器人小車(chē)向x軸方向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中,在y軸方向的偏移,傳感器3、4用來(lái)限制機(jī)器人小車(chē)相對(duì)x軸方向的偏斜。 一旦小車(chē)偏移，4個(gè)傳感

44、器分別有一個(gè)以上作出反應(yīng)，計(jì)算機(jī)根據(jù)反饋過(guò)來(lái)的情況對(duì)機(jī)器人進(jìn)行調(diào)整。 光纖傳感器5主要用于減小小車(chē)沿X 方向前進(jìn)過(guò)程中的積累誤差，沿導(dǎo)航帶每隔1000mm設(shè)置路標(biāo),傳感器5檢測(cè)到此路標(biāo),通過(guò)光電編碼器6獲得小車(chē)的當(dāng)前位置，計(jì)算小車(chē)從當(dāng)前位置與實(shí)際位置的誤差并調(diào)整小車(chē)從當(dāng)前位置到實(shí)際位置，避免距離過(guò)長(zhǎng)造成積累誤差過(guò)大的缺點(diǎn)。</p><p>　　1.3.1　掃查運(yùn)動(dòng)( Scann ing movement) 　　超

45、聲串列掃查要求一發(fā)一收的兩只探頭相對(duì)串列基準(zhǔn)線等距離移動(dòng),這里我們稱(chēng)之謂掃查運(yùn)動(dòng),探頭是固定在滑塊上的。 運(yùn)動(dòng)掃查的具體步驟如下：　　(1) 機(jī)器人首先尋找零位，找到零位后機(jī)器人開(kāi)始沿x軸運(yùn)動(dòng)?！　?2) 在運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，通過(guò)傳感器檢測(cè)機(jī)器人沿y方向是否有偏移,相對(duì)于y方向是否有偏轉(zhuǎn)?！　?3) 若檢測(cè)出來(lái)有偏移和偏轉(zhuǎn)，則機(jī)器人通過(guò)調(diào)整運(yùn)動(dòng),調(diào)整到要求的精度范圍以?xún)?nèi)?！　?4) 調(diào)整完成后,這時(shí)滑塊及探頭作相向、相反運(yùn)動(dòng)一次,實(shí)現(xiàn)當(dāng)前截

46、面的串列掃查?！　?5) 機(jī)器人繼續(xù)沿x軸方向運(yùn)動(dòng)某一距離，并按(2)、(3)、(4)步驟對(duì)下一截面進(jìn)行串列掃查。</p><p>　　1.3.2　調(diào)整運(yùn)動(dòng)( Adjusting movement) 　　為滿(mǎn)足超聲探測(cè)的要求,機(jī)器人必須根據(jù)傳感器狀態(tài)及時(shí)作出相應(yīng)的調(diào)整運(yùn)動(dòng)。 如圖1所示,導(dǎo)向傳感器設(shè)定為4個(gè)傳感器,正常情況下，4個(gè)傳感器的光纖與白色色帶接觸傳感器的顯示燈是亮的,當(dāng)機(jī)器人偏移到掃查規(guī)定范圍外時(shí),光纖

47、傳感器接觸到磁帶,傳感器顯示燈滅,這時(shí)機(jī)器人要根據(jù)具體的情況調(diào)整。 調(diào)整是根據(jù)4個(gè)傳感器檢測(cè)的情況來(lái)進(jìn)行的,對(duì)于可能遇到的情況,按位移、方位(角度)偏移可分4種,按傳感器的狀態(tài)根據(jù)排列組合的原理可分為15種情況。 例如： 1滅2亮3滅4亮、1滅2亮3亮4滅等等。 根據(jù)傳感器的狀態(tài),通過(guò)調(diào)整運(yùn)動(dòng)控制方法,調(diào)整機(jī)器人達(dá)到要求的位置和方位精度?！　C(jī)器人的調(diào)整運(yùn)動(dòng)基本算法有位置調(diào)整和角度調(diào)整兩種,具體分析如下：</p><

48、p>　　1.3.4位置偏移的調(diào)整　　調(diào)整機(jī)器人本體(以下簡(jiǎn)稱(chēng)小車(chē))位置偏差總共分為以下步驟：　　(1) 小車(chē)?yán)@中心旋轉(zhuǎn)一個(gè)角度φ1 ，如圖所示的小車(chē)虛線位置,其中實(shí)線為小車(chē)無(wú)偏移位置;　　(2) 小車(chē)?yán)@轉(zhuǎn)過(guò)的方向前進(jìn)x1 距離;　　(3)小車(chē)停止運(yùn)動(dòng)繞中心反向旋轉(zhuǎn)φ2 ;　　(4)小車(chē)沿x軸方向后退到初始x 坐標(biāo)處。 這樣小車(chē)可以實(shí)現(xiàn)y軸方向上的位移，而x軸方向上的位置保持不變從而實(shí)現(xiàn)對(duì)它位置偏差的調(diào)整。　 　本文設(shè). 1 .‘1

49、 距離為l，. 1 .‘1 與y1 軸的夾角為γ，l與γ都是機(jī)器人的結(jié)構(gòu)參數(shù),小車(chē)旋轉(zhuǎn)角α,小車(chē)由o ‘1 離開(kāi)y ‘1 的距離引起橫向偏移量ΔX,由傳感器反應(yīng)出來(lái)的o ‘1 偏移x ‘ 的距離為小車(chē)縱向偏移量ΔY。 上述各步驟的計(jì)算如下：　　(1) 小車(chē)轉(zhuǎn)過(guò)φ1 角，縱向偏移ΔY φ1 ，橫向偏移ΔX φ1 ,其式為：</p><p>　　(2)小車(chē)沿轉(zhuǎn)過(guò)的角度前進(jìn)x1的距離,縱向偏移ΔY x1 ,橫向偏移ΔX

50、 x1[/ht橫向偏移：ml]，其式為： </p><p>　　(3)小車(chē)反轉(zhuǎn)φ2 角產(chǎn)生縱向偏移ΔY φ2 和橫向偏移ΔX φ2 ,其式為： </p><p>　　綜上所述，為了調(diào)整ΔY的位置偏移,需小車(chē)轉(zhuǎn)過(guò)的角度和移動(dòng)的距離的關(guān)系式為： </p><p>　　由于偏移與移動(dòng)的距離和轉(zhuǎn)動(dòng)的角度有關(guān)系,在偏移量一定的情況下，x 1 越大，則φ 1 越小。 這要根據(jù)具

51、體的情況來(lái)選擇：考慮到小車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)需要克服滑動(dòng)摩擦,電機(jī)功率消耗大等現(xiàn)象,φ 1 不能太大,x 1 過(guò)大,則運(yùn)動(dòng)調(diào)整所需的時(shí)間將很長(zhǎng)。 　　4。 2　角度偏差的調(diào)整　　角度偏差的調(diào)整方案為： 1)讓小車(chē)轉(zhuǎn)動(dòng)一個(gè)角度,補(bǔ)償角度偏差，但此時(shí)又產(chǎn)生位置偏差; 2)按位置偏差的方式來(lái)彌補(bǔ)位置偏差,其式為： </p><p>　　(2) 補(bǔ)償ΔY φ1 和ΔX φ1 　　·補(bǔ)償ΔYφ 1 按照上面位置調(diào)整的前3個(gè)步

52、驟,小車(chē)旋轉(zhuǎn)φ2 和沿旋轉(zhuǎn)的方向前進(jìn)x 2 ,反轉(zhuǎn)φ 2 ,其式為： </p><p><b>　　即： </b></p><p>　　根據(jù)位置調(diào)整的推導(dǎo)可知，在這個(gè)過(guò)程中產(chǎn)生了ΔX[html]‘ 的橫向位移,其式為：</p><p>　　此時(shí)x方向的總偏移為：</p><p>　　1.3.5既有位置偏移又有角度偏移的調(diào)

53、整　　實(shí)際操作中先按位置偏移的方式,校正好位置,然后按角度偏移的方式校正好角度。以上所推出的公式均為理論值，在機(jī)器人的實(shí)際位置調(diào)整過(guò)程中，向左偏和向右偏時(shí)由于受重力和阻力的影響,機(jī)器人的偏移量是不同的,在具體的實(shí)踐過(guò)程中要適當(dāng)進(jìn)行補(bǔ)償。    5　結(jié)論( Conclusion) 　　按本文介紹的自動(dòng)掃查爬壁機(jī)器人的結(jié)構(gòu),研制了樣機(jī),并在實(shí)驗(yàn)室及現(xiàn)場(chǎng)半徑為1700mm的石化圓筒容器表面進(jìn)行了運(yùn)行試驗(yàn)。 實(shí)驗(yàn)表

54、明：這種對(duì)稱(chēng)磁輪形式的爬壁機(jī)器人結(jié)構(gòu)是可行的,運(yùn)動(dòng)靈活,能順利實(shí)現(xiàn)掃查運(yùn)動(dòng)和調(diào)整運(yùn)動(dòng),并達(dá)到超聲串列掃查所要求的運(yùn)動(dòng)精度。</p><p><b>　　第二章</b></p><p>　　爬壁機(jī)器人磁吸附原理</p><p><b>　　磁吸附技術(shù)簡(jiǎn)介</b></p><p>　　磁吸附 磁吸附法結(jié)

55、構(gòu)簡(jiǎn)單,吸附力較大,對(duì)壁面凹凸適應(yīng)性強(qiáng)。它具有兩種方式:永磁體和電磁鐵。永磁體方式吸附不耗能,安全性高,不受斷電影響;缺點(diǎn)是脫離壁面頗費(fèi)周折。電磁鐵方式需通電,容易脫離壁面;缺點(diǎn)是體積大、笨重,斷電時(shí)有脫離危險(xiǎn)。無(wú)論那一種磁吸附方式都只適用于導(dǎo)磁性壁面,所以它適用于導(dǎo)磁金屬壁面上的各種作業(yè),如石油、煤氣等各種鋼儲(chǔ)罐的維修、檢查。</p><p>　　1.1.電磁鐵吸力及選材</p><p>

56、;　　1.電磁鐵，按結(jié)構(gòu)型式分，可分為：拍合式、Ⅱ形式、E形式、螺管式、轉(zhuǎn)動(dòng)式等，較多使用的是拍合式、Ⅱ形、E形；按勵(lì)磁方式分，可分為：直流和交流兩大類(lèi)；按其用途分，可分為：電流線圈和電壓線圈兩種（斷路器的短路保護(hù)瞬動(dòng)電磁鐵、液壓式脫扣器的過(guò)載、短路保護(hù)線圈、電流繼電器線圈等為電流線圈；欠電壓膠扣器、分勵(lì)脫扣器、電壓繼電器等為電</p><p><b>　　壓線圈</b></p>

57、<p>　　2.吸力與電磁鐵各參數(shù)的關(guān)系</p><p>　　電磁鐵的吸力： </p><p><b>　　式中：F---吸力</b></p><p><b>　　B——— 磁通密度</b></p><p>　　S——— 鐵心極面的截面積</p><p>

58、;　　μ——— 真空中的磁導(dǎo)率電壓線圈</p><p>　　式中F——— 電磁鐵鐵心極面上的吸力</p><p>　　U——— 線圈兩端施加的電壓</p><p>　　I——— 勵(lì)磁電流的最大值</p><p>　　W——— 線圈的匝數(shù)</p><p>　　S——— 鐵心極面的截面積</p><p&

59、gt;<b>　　δ——— 工作氣隙</b></p><p>　　l——— 鐵心的磁路長(zhǎng)度</p><p>　　j——— 單位長(zhǎng)度的漏磁導(dǎo)</p><p>　　f——— 交流電的頻率</p><p>　　吸附力隨相關(guān)量的變化會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的變化，如下圖所示</p><p>　　吸附力隨相關(guān)參數(shù)的變化

60、 F-U的關(guān)系 F-W的關(guān)系</p><p>　　1.1.2電磁鐵鐵心用材料</p><p>　　對(duì)于短時(shí)工作的電磁鐵，如分勵(lì)脫扣器、斷路器的瞬動(dòng)電磁鐵等，因不考慮磁滯損耗，其鐵心可采用低碳鋼等材料。直流電磁鐵，因直流無(wú)磁滯損耗（但仍有渦流），鐵心本身?yè)p耗小，故可用圓柱形碳鋼或電工純鐵棒（用這種材料加工也容易）。交流電磁鐵由于磁導(dǎo)體（鐵心）在

61、交流勵(lì)磁下有鐵損（磁滯損耗）和銅損（渦流損耗），加上它們往往是10 小時(shí)工作制，甚至是不間斷工作制（如欠電壓脫扣器）或斷續(xù)周期工作制（如接觸器），運(yùn)行中損耗大，因此鐵心材料采用硅鋼片疊裝（片間絕緣）。要求體積小，精度高的鐵心（如某些小體積斷路器的欠電壓脫扣器，剩余電流動(dòng)作斷路器的電磁式漏電脫扣器等），應(yīng)采用剩磁小，矯頑力小，磁滯回路面積小的鐵鎳軟磁合金（坡莫合金）來(lái)制作。</p><p><b>　　第

62、三章</b></p><p>　　3.1一種新型磁輪單元</p><p>　　如圖 1 所示，某新型磁輪單元的永磁體和軛鐵圍繞輪子布置在輪子外側(cè)。永磁體固定在軛鐵上，軛鐵通過(guò)連接件和輪軸套接；永磁體和壁面始終保留一定間隙。輪子有輪芯和邊緣兩部分組成，輪芯采用不銹鋼或鋁等不導(dǎo)磁材料，邊緣采用摩擦系數(shù)大且耐磨的聚氨酯塑料。</p><p>　　永磁體磁極按行

63、、列交叉布置，相鄰磁極的極性互不相同，以達(dá)到減小漏磁、提高工作間隙磁通密度、增大吸附力的目的。d1 和d2 是相鄰永磁體間的距離，d1 和d2 的值會(huì)影響吸附力的大小。軛鐵的作用是引導(dǎo)磁路，增大吸附力。在軛鐵厚度足夠的情況下，永磁體上方磁力線將完全從軛鐵里面經(jīng)過(guò)，所以軛鐵上方的漏磁很小，不會(huì)影響輪軸處軸承的工作。</p><p>　　1-輪子; 2-輪軸; 3-連接件; 4-軛鐵; 5-永磁體</p>

64、<p>　　圖 1 磁輪單元結(jié)構(gòu)示意</p><p><b>　　3.2磁輪分析</b></p><p>　　這種磁輪總質(zhì)量約4千克，吸附力60千克。磁輪單元在永磁體和壁面間隙為7 米 的情況下，實(shí)現(xiàn)60千克吸附力所需的永磁體和軛鐵的總質(zhì)量小于0.9千克，輪子、輪軸和連接件等其他零件總質(zhì)量小于1，所以提供相同吸附力的新型磁輪單元總質(zhì)量只有此磁輪[9]質(zhì)量

65、的一半左右。而新型磁輪單元在不改變輪子尺寸的情況下，還可以通過(guò)改變永磁體和軛鐵來(lái)增大或減小吸附力。曲面的曲率半徑超過(guò)磁輪單元尺寸的 5 倍時(shí)，曲面局部可以當(dāng)做平面來(lái)處理。機(jī)器人吸附在曲面上時(shí)，每個(gè)輪子和壁面處于如圖2b、2d 或者2b 和2d 混合的接觸狀態(tài)，輪子一側(cè)的永磁體和壁面距離變大，而另一側(cè)的永磁體與壁面距離變小，兩側(cè)的吸附力都發(fā)生變化。如圖 2a，在軛鐵和壁面平行的情況下，左側(cè)、右側(cè)吸附裝置對(duì)壁面的吸附力分別為f1和f2，由對(duì)

66、稱(chēng)關(guān)系得：</p><p>　　f1=f2 </p><p><b>　　(1)</b></p><p>　　如圖2b 所示，軛鐵和壁面不平行時(shí)，左側(cè)永磁體和壁面的距離減小，左側(cè)吸附力f3 大</p><p>　　于f1；右側(cè)

67、永磁體和壁面的距離增大，右側(cè)吸附力f4 小于f2。機(jī)器人其他零件對(duì)磁輪單元的</p><p>　　力矩M1 以及其他作用力使得磁輪單元保持平衡。</p><p>　　f3>f1 </p><p><b>　　(2)</b><

68、/p><p><b>　　f4<f2 </b></p><p><b>　　(3)</b></p><p>　　兩側(cè)的吸附力變化方向相反，通過(guò)仿真計(jì)算得總吸附力變化不大：</p><p>　　f3+f4≈f1+f2

69、 (4)</p><p>　　同理，圖2d 中f5 小于f1，f6 大于f2，吸附力得變化相互抵消，得：</p><p>　　f5+f6 ≈? f1+f2 (5)</p><p>　　圖2

70、d 中，M2 是機(jī)器人其他零件對(duì)磁輪單元的作用力矩。</p><p>　　(a) (b) (c) （d）</p><p>　　圖2 磁輪和壁面的不同接觸狀態(tài)</p><p>　　第四章 爬壁機(jī)器人的力學(xué)分析</p><p>　　4.1爬壁機(jī)器人靜力

71、學(xué)分析</p><p>　　機(jī)器人參數(shù)如圖3所示。下文變量說(shuō)明：</p><p>　　W：左輪、右輪軸線距離 (m)；</p><p>　　L：輔助萬(wàn)向輪到左輪、右輪軸線距離 (m)；</p><p>　　S：機(jī)器人重心C到左右輪軸線的距離(m)；</p><p>　　H：機(jī)器人重心到壁面距離(m)。</p>

72、;<p>　　圖3 機(jī)器人參數(shù)示意圖</p><p>　　爬壁機(jī)器人在靜止且不作業(yè)時(shí)受到以下力：</p><p>　　G：爬壁機(jī)器人的重力 (N)；</p><p>　　FmD：作用在左右輪軸線上的等效吸附力 (N)；</p><p>　　FmS：作用在輔助萬(wàn)向輪上的等效吸附力 (N)；</p><p>

73、　　NL、NR和NAS：左輪、右輪和輔助萬(wàn)向輪與壁面的正壓力 (N)；</p><p>　　fL、fR和fAS：左輪、右輪和輔助萬(wàn)向輪與壁面間的摩擦力 (N)。</p><p>　　在進(jìn)行清理、補(bǔ)焊和磨削等作業(yè)時(shí)，機(jī)器人會(huì)受到作業(yè)產(chǎn)生的反力。實(shí)驗(yàn)證實(shí)磨削時(shí)的產(chǎn)生的反力在切向和法向都是最大，因此機(jī)器人在進(jìn)行磨削作業(yè)時(shí)如果能保持穩(wěn)定，不發(fā)生滑移和脫落，則在進(jìn)行其他作業(yè)時(shí)也能保持穩(wěn)定。</

74、p><p>　　4.2爬壁機(jī)器人動(dòng)力學(xué)分析</p><p>　　爬壁機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分為直線運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)。理論和實(shí)驗(yàn)表明當(dāng)爬壁機(jī)器人原地轉(zhuǎn)向時(shí)，要求單個(gè)驅(qū)動(dòng)裝置輸出的驅(qū)動(dòng)力矩和功率最大，是最易發(fā)生打滑及堵轉(zhuǎn)失穩(wěn)的工況。爬壁機(jī)器人原地轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的平面受力狀況如圖4所示，圖中F?L、F?R分別為作用在左右輪上的實(shí)際驅(qū)動(dòng)力(N)，F(xiàn)fL、FfR分別為作用在左右輪上的側(cè)向摩擦力(N)， FfAS

75、為作用在滾動(dòng)萬(wàn)向輪上的滾動(dòng)阻力(N)。</p><p>　　在坐標(biāo)系XRYRZR中，爬壁機(jī)器人轉(zhuǎn)向過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)方程為：</p><p>　　其中m ：為爬壁機(jī)器人質(zhì)量 (kg)；</p><p>　　Iz：以左、右輪軸線中點(diǎn)為中心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量(kgm2)；</p><p>　　Vx、Vy：機(jī)器人在XR、YR方向上的線速度 (m/s)；<

76、/p><p>　　VxVy?：機(jī)器人在XR、YR方向上的加速度(m/s2)；</p><p>　　ω ：機(jī)器人角速度 (rad/s)；</p><p><b>　　? ?</b></p><p>　　圖4 爬壁機(jī)器人原地轉(zhuǎn)向平面受力圖</p><p>　　式中MτL、MτR分別為作用在左右輪上的驅(qū)動(dòng)力

77、矩(N.m)， FfrL、FfrR分別為左右輪的滾動(dòng)阻力(N)， D r 為驅(qū)動(dòng)輪半徑(m)。</p><p>　　根據(jù)靜力平衡關(guān)系得：</p><p>　　根據(jù)爬壁機(jī)器人在壁面運(yùn)行的實(shí)際情況，提出下列假設(shè)：爬壁機(jī)器人在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中不出現(xiàn)滑移和側(cè)滑，以勻速轉(zhuǎn)動(dòng)，即認(rèn)為x V ?、Vy?及?ω?為零；同時(shí)，由于機(jī)器人轉(zhuǎn)動(dòng)角速度ω</p><p>　?。?～1.67 ra

78、d/s）及線速度Vx、Vy（0～2 m/min）小，離心力遠(yuǎn)小于機(jī)器人自重，故忽略離</p><p><b>　　心加速度項(xiàng)的影響。</b></p><p>　　根據(jù)上述假設(shè)，上式可簡(jiǎn)化為：</p><p>　　由上式分析可得，為防止驅(qū)動(dòng)輪打滑，F(xiàn)mD需至少大于一個(gè)臨界值[FmD]RSK。</p><p><b&g

79、t;　　結(jié)論</b></p><p>　　本文主要討論了磁吸附機(jī)器人及其磁吸附機(jī)構(gòu)。本文還介紹了一種永磁體集中布置的曲面自適應(yīng)磁輪單元。該磁輪單元能提供比普通同等質(zhì)量的磁輪更大的吸附力，且在曲面上能保持吸附力基本不變。研究了磁吸附爬壁機(jī)器人的力學(xué)模型，通過(guò)對(duì)以上爬壁機(jī)器人結(jié)構(gòu)和功能的分析，可以預(yù)見(jiàn)當(dāng)微機(jī)械電子技術(shù)、微驅(qū)動(dòng)器技術(shù)、高分子材料技術(shù)和能源供給方面等高科技領(lǐng)域發(fā)展到一定程度時(shí)，這種新型爬壁機(jī)器

80、人的實(shí)用化才能變成現(xiàn)實(shí)。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　王麗慧. 水下船體表面清刷機(jī)器人及相關(guān)技術(shù)研究[D]. 哈爾濱: 哈爾濱工程大學(xué), 2002</p><p>　　田蘭圖. 油罐檢測(cè)爬壁機(jī)器人技術(shù)及系統(tǒng)研究[D]. 北京: 清華大學(xué), 2004</p><p>　　桂仲成, 陳強(qiáng)

81、, 孫振國(guó), 等. 水輪機(jī)葉片修復(fù)機(jī)器人的移動(dòng)平臺(tái)[J]. 機(jī)械工程學(xué)報(bào), 2006</p><p>　　劉淑霞, 王炎, 徐殿國(guó), 等．爬壁機(jī)器人技術(shù)的應(yīng)用[J]．機(jī)器人, 1999, 21(2): 14</p><p><b>　　致謝</b></p><p>　　在即將完成本科學(xué)習(xí)之際，首先我衷心感謝xx老師在畢業(yè)設(shè)計(jì)期間給予的無(wú)私的關(guān)心

82、、幫助和指導(dǎo)。x老師嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)態(tài)度，一絲不茍的科研精神和對(duì)學(xué)術(shù)的執(zhí)著追求將使我終身受益。同時(shí)在此期間，xx老師給予了我全面鍛煉的機(jī)會(huì)，導(dǎo)師的悉心指導(dǎo)和嚴(yán)格要求使我的論文得以順利進(jìn)行。在此成文之際，謹(jǐn)向xx老師致以我最深切的敬意和最衷心的感謝。</p><p>　　感謝在本科學(xué)習(xí)期間，給予我鼓勵(lì)和幫助的所有同學(xué)及朋友。特別是養(yǎng)育我多年的父母。</p><p>　　感謝對(duì)論文進(jìn)行評(píng)審、提出寶貴