靜電吸附爬壁機器人系統(tǒng)設計與實驗.pdf

1、爬壁機器人是一種同時具有移動和吸附功能的極限作業(yè)機器人，在核工業(yè)、石化企業(yè)、建筑行業(yè)、消防部門、造船等領域得到了廣泛的應用。盡管國內(nèi)外不少科研機構已經(jīng)研發(fā)出一些不同吸附方式的爬壁機器人，但是傳統(tǒng)的爬壁機器人在實際場合中還不同程度存在一些缺點和不足，制約著爬壁機器人更好地應用。借助靜電吸附技術設計了一種新型的爬壁機器人系統(tǒng)，具有壁面適應能力強，重量輕，噪聲小，功耗低，結構簡單等優(yōu)點。
　　本文在分析研究導體壁面和電介質(zhì)壁面靜電吸附工

2、作機理的基礎上，進行了靜電吸附力的等效分析計算，對導體和電介質(zhì)壁面上的靜電場分布進行了定性地分析，提出了爬壁機器人的移動方式，并設計了爬壁機器人系統(tǒng)的總體結構。分析研究了爬壁機器人的運動學和靜動力學機理。針對爬壁機器人在壁面上的安全性，建立了機器人滑落失效和傾覆失效時的靜力學模型；分析了爬壁機器人位置、速度和加速度之間的關系，建立了機器人的運動學模型；分析了作用于爬壁機器人上的力和力矩與其運行狀態(tài)之間的關系，建立了機器人的動力學模型。完

3、成了爬壁機器人的控制系統(tǒng)設計與實現(xiàn)，包括上位機人機交互系統(tǒng)和下位機嵌入式控制系統(tǒng)。上位機用以完成對爬壁機器人的監(jiān)控，使操作人員能夠通過無線通信實現(xiàn)對機器人遠程控制；下位機則設計了以ARM控制器為核心的嵌入式系統(tǒng)，其接收上位機發(fā)送來的任務命令，控制機器人本體完成吸附、移動的任務，并采集機器人的運動狀態(tài)傳送給上位機以供操作人員進行下一步?jīng)Q策。設計與制作了爬壁機器人的靜電吸附裝置，在不同壁面上進行了靜電吸附力的實驗測試，并根據(jù)實驗結果研制了履