本项目提出并设计一种新的悬磁位置,使爬壁机器人可以完成大尺寸障碍爬越和壁面过渡。对爬壁机器人越障和壁面过渡的过程进行了研究,结合车轮式爬壁机器人的结构优点设计了一种可以实现越障和壁面过渡的永磁吸附爬壁机器人,该结构控制简单,结构紧凑,运动机构灵活等特点。最后通过实验证明,爬壁机器人能够实现越障、过直角壁面的任务要求。
本项目爬壁机器人移动模块的设计采用直流电机直接驱动车轮的结构设计,减少了中间的传动环节,对爬壁机器人的速度计算和控制更加直接和简便,同时电机直接驱动车轮也提高了电机输出的利用率利用聚氨酯胶轮代替普通的橡胶轮,避免了车轮易损坏的问题。吸附模块由永磁体和磁铁固定板组成,磁体安装在固定板上可实现统一安装,可单独替换损坏的磁铁,方便灵活。
本项目对爬壁机器人进行了力学分析,研究了爬壁机器人安全吸附条件和运动规律。通过建立Maxwell 3D的磁场仿真模型,对爬壁机器人进行壁面过渡和越障时磁场变化进行了分析得出爬壁机器人的磁场变化规律,又通过建立单个模块的壁面过渡模型分析得出分体式机器人的结构优势;通过ADAMS建立爬壁机器人的爬行、越障和壁面过渡的运动模型,通过仿真可知爬壁机器人在越障和壁面过渡时的速度和力矩变化。该部分研究为后续起重机爬壁检验机器人方向研究提供了理论依据和技术基础。
项目完成磁吸附爬壁机器人运动控制算法设计,实现了机器人的平面运动控制和壁面过渡控制。完成了远程控制终端系统设计,编制嵌入式控制软件和上位机软件。
项目成果样机通过现场测试试验,并请第三方测试机构对项目样机进行测试,测试结果表明,研制的样机能够满足项目任务书技术指标要求。
本项目完成具有壁面攀爬及相交壁面切换功能的磁吸附爬壁机器人样机两台,完成一项发明专利授权,录用一篇期刊论文。
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