基于黏附稳定包络边界的爬壁机器人竖直壁面过渡策略

爬壁机器人由于其出色的攀爬能力在管道、壁面类检修与维护等方面表现出独有的优势,但是攀爬过程中因缺乏竖直异面过渡能力而限制了其在壁面的运动性能。本文以机器人在竖直攀爬面上内直角处灵活过渡为研究目标,提出了多足机器人在壁面过渡中的足端力映射模型与足底力求解方法,以及相应的壁面过渡策略。首先建立了一种适用于匍匐式攀爬机器人的足端黏附力映射模型,构建了足端力与质心广义力的等效映射关系,在此基础上以机身稳定为原则,采用多约束的非线性规划方法求解出能够实现壁面过渡的黏附包络的上下边界,为机器人稳定壁面过渡提供评价指标。其次,研究壁面过渡进程中机器人与环境稳定接触与剥离的优化过渡策略,并依据所提出的评价指标完成仿真验证。最后在实体机器人平台上测试上述壁面过渡策略,实验结果表明该策略能够有效提升壁面过渡的成功率,保障爬壁机器人在壁面过渡应用中的可靠性。