立式金属罐非接触轮式爬壁检定机器人的研究

针对传统大容量立式金属罐检定方法效率低、操作危险等一系列问题,研制了一种立式金属罐非接触轮式爬壁检定机器人。该机器人采用非接触永磁式吸附4轮结构,以单片机作为下位机控制系统的核心,并配以倾角传感器、速度编码器等多种功能传感器;通过上位机,有缆遥控爬壁机器人的作业姿态。现场实验表明,该机器人不但运动灵活,而且解决了原样机在金属罐壁上的压痕问题,大幅度提高了大容量立式金属油罐的检定效率和检定精度。

一种在驱动轮打滑情况下爬壁机器人动力学建模方法

分析了轮式爬壁机器人(WWCR)在壁面作业容易发生打滑的原因,在建立其理想纯滚动假设条件下的动力学模型基础上,基于车辆动力学理论,引入单个驱动轮的动力学方程,提出了一种在驱动轮打滑情况下WWCR的动力学建模方法.仿真算例表明,吸盘吸附力和壁面附着系数对WWCR运动轨迹影响非常大;在复杂的壁面环境下,可通过对吸盘吸附力和驱动轮力矩的协调控制,合理调节轮子的打滑程度,获得尽可能大的附着系数,并弥补打滑造成的运动轨迹偏移,从而获得良好的壁面运动性能.该建模方法为WWCR在打滑情况下的运动控制和路径规划提供了理论研究基础.

爬壁机器人磁轮特性研究及其运动仿真

为降低石油储罐检测的人力成本并提高石油储罐检测的自动化程度,设计了永磁吸附轮式爬壁机器人,并使用Maxwell软件对普通径向充磁磁轮(磁轮1)和两种基于Halbach阵列的磁轮(磁轮2和磁轮3)在不同转角下吸附力的变化情况进行仿真计算。计算结果表明:磁轮3吸附力随转角变化最为稳定;磁轮3的吸附力在磁隙0.2 mm时达到最大,随后吸附力随磁隙的增加而下降,但下降速度逐渐减小,当磁隙为1.0 mm时,磁轮吸附力为171 N。由Adams仿真结果可知:增加万向磁轮前机器人在爬越半径为4 mm的焊缝时机身发生微小偏移,在爬越8 mm焊缝时发生明显偏移;在1.5 s的仿真时间内,增加万向磁轮前机器人质心沿X轴方向最大偏移量为8.13 mm,增加万向磁轮后降为0.07 mm。研究结果为后续物理样机的研制奠定了理论基础。

基于EtherCAT总线的轻量型爬壁机器人系统

为解决当前大型钢结构件的特种作业人工依赖性高、作业环境差和效率低等问题,设计一种基于EtherCAT总线的轻量型爬壁机器人系统。首先,介绍爬壁机器人系统需求与方案;然后,给出设计爬壁机器人系统硬件和软件;接着,阐述机器人搭载不同工具可用于不同作业任务;最后,经测试验证,该机器人系统功能达到了预期目标。

风电塔筒油污清洗及无损检测机器人系统设计

在对风电塔筒进行油污清洗及无损检测作业中,人工作业方式存在高风险、高成本、低效率及作业人员缺乏安全保障等问题,为此提出一种以永磁轮式爬壁机器人为载体、搭载清洗检测维护作业执行模块的爬壁机器人作业系统。通过对风电塔筒作业环境的分析,明确系统设计要求,详细设计机器人本体、清洗检测作业模块及控制系统等,并通过系统集成及试验来验证设计的合理性。