爬壁机器人脚爪的设计与分析

针对自然界广泛存在的粗糙壁面应用环境以及现有爬壁机器人抓附结构存在的不足,提出密集阵爪刺式脚爪。对影响密集阵爪刺式脚爪在壁面上抓附性能的各关键参数进行分析与建模,计算出各设计参数的最优值。通过对具有不同设计参数值的脚爪在壁面上所能承受的最大载荷进行对比实验,验证了对于脚爪关键设计参数所建数学模型的正确性及脚爪各设计参数最佳值的准确性。根据实际情况确定各设计参数值,并完成脚爪的制作,进而测定其在抓附壁面的过程中所能承受的最大载荷。结果表明:此脚爪所能承受的最大载荷超过400 g。

仿壁虎刚毛阵列的几何结构分析及制备

以JKR理论为基础,从刚毛缠结表面能的变化及弯曲变形角度分析,得到了仿刚毛阵列避免缠结的结构设计方法,得出了在材料性质确定的情况下,避免缠结的发生刚毛群几何结构须满足的关系。采用光刻制模真空浇铸的方法制备了4种结构尺寸的微米刚毛阵列。预期的设计与实际制造的刚毛阵列状态吻合,故证明该设计方法正确可行。

微型爬壁机器人研究的关键技术

首先论述了微型爬壁机器人的发展背景及与传统爬壁机器人的区别。然后对微型爬壁机器人研究的国内外现状及关键技术做了详细分析。

一种新型微小爬壁机器人

研制了一种能在导磁面上运动的电磁驱动的微小爬壁机器人，其尺寸为30mm×15mm×20mm，重约30g。在分析尺蠖运动原理和现有爬壁机器人驱动方式、驱动力和机器人结构的基础上，设计了新的驱动结构和驱动方式，实验测试表明，此设计明显提高了机器人的驱动力。通过研究人体的转弯机理，实现了机器人的快速转弯。分析了机器人的驱动控制信号，设计制作了机器人的驱动控制电路。整个爬壁机器人采用爬行式运动方式，运动速度可以达到1．1cm／s，可以在0～90°的导磁面上爬行。

微小步行爬壁机器人的电磁直接驱动方式

研究了利用两组电磁力交互作用 ,直接驱动微小步行爬壁机器人的方法。分析了单层驱动方式、双层驱动方式和差动式驱动方式的原理 ,并进行了三种驱动方式的对比实验。为微小步行爬壁机器人驱动装置的设计与研制奠定了基础。

微型爬壁机器人研究的关键技术

首先论述了微型爬壁机器人的发展背景及与传统爬壁机器人的区别。然后对微型爬壁机器人研究的国内外现状及关键技术做了详细分析。

应用单片机的微型机器人步态时序仿真与实现

介绍了一种微小型步行爬壁机器人的结构和驱动方法,讨论了驱动机器人行走的步态时序。在此基础上,研究了应用51单片机实现步态控制时序的方法,设计了以51单片机为控制核心的电路和程序,利用Protues对控制程序进行仿真。实际中以nRF24LE1模块中51单片机为核心,分配机器人控制管脚,完成对微型机器人的控制。仿真和实验结果均表明:设计的步态时序控制方法完全满足设计要求,并能进一步实现对微型机器人的无线控制。

薄壁铝合金管机器人弯曲成形起皱调控优化

机器人管材弯曲成形技术是于工业4.0大背景下诞生的一种新型高灵活度管材弯曲成形技术,可实现细长管件的全自动化快速弯曲成形。工业机器人控制的末端弯曲装置在弯曲旋转的同时沿管材轴线方向进给,一定程度上改善了弯管件壁厚减薄的问题,但增大了起皱趋势。针对该问题,以Al6061铝合金管为对象,开展薄壁管机器人弯曲成形起皱优化调控。选取嵌入几何微缺陷后模型计算中消耗能量最低时的波长、起皱形貌以及与实际样件最为相似时的缩放因子作为最佳参数,建立了嵌入几何微缺陷的机器人管材弯曲成形有限元模型。采用几何微缺陷耦合有限元模型、响应面优化分析及成形实验相结合的方法,建立了起皱响应面回归预测模型,通过获得的响应曲面与等高线图,揭示了工艺参数耦合对Al6061铝合金薄壁管机器人弯曲成形起皱的影响规律,获得了最佳成形工艺参数,进一步验证了起皱预测模型和嵌入几何微缺陷的有限元模型的可靠性。