基于单气缸的气动爬壁机器人研究毕业论文

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1、目录摘要1Abstract21.绪论11.1课题背景11.2　单吸盘轮式壁面爬行机器人11.3　磁吸附履带式壁面爬行机器人62.总体设计102.1机器人的功能分析102.2零件说明102.3工作原理133.机械机构设计153.1机械机构总体布置说明153.2各部件的设计计算153.2.1机器人三个托盘的设计和布置153.2.2连接螺钉的设计计算153.2.3机器人的重量计算164.气动回路设计184.1气压传动系统的基本知识184.1.1气压传动系统原理184.1.2气动传动系统的组成第33页184.1.3气动传动系统的分类184.1.4气压传动系统的特点194.2气动元件说明20

2、4.2.1气动马达204.2.2气动控制元件204.2.3流量控制阀204.2.4方向控制阀214.2.5气动执行元件214.3气动回路图224.4气缸的选择225.控制部分24结论28参考文献29致谢30中英文摘要（此处省略）1.绪论1.1课题背景第33页机器人是传统的机构学与近代电子技术相结合的产物，是计算机科学、控制论、机构学、信息科学和传感技术等多学科综合性高科技产物，它是一种仿人操作、高速运行、重复操作和精度较高的自动化设备。机器人技术的出现和发展，不但使传统的工业生产和科学研究发生根本性的变化，而且将对人类的社会生活产生深远的影响。　　我国从1987年实施国家“863”

3、高技术研究发展计划以来，把智能机器人确立为自动化领域的主体之一，在特种机器人、机器人应用工程、机器人基础学科等方面取得了很大成绩。爬壁机器人是能够在垂直陡壁上进行作业的机器人，它作为高空极限作业的一种自动机械装置，越来越受到人们的重视。概括起来，爬壁机器人主要用于：　　(1)核工业：对核废液储罐进行视觉检查、测厚及焊缝探伤等;　　(2)石化企业：对圆柱形大罐或球形罐的内外壁面进行检查或喷砂除锈喷漆防腐;　　(3)建筑行业：喷涂巨型墙面、安装瓷砖、壁面清洗、擦玻璃等;　　(4)消防部门：用于传递救援物资，进行救援工作;　　(5)造船业：用于喷涂船体的内、外壁等。　　壁面移动机器人必须

4、具有两个基本功能：在壁面上的吸附功能和移动功能．按吸附机能来分，可分为真空吸附爬壁机器人与磁吸附爬壁机器人：真空吸附法又分为单吸盘和多吸盘两种结构形式，具有不受壁面材料限制的优点，但当壁面凹凸不平时，容易使吸盘漏气，从而使吸附力下降，承载能力降低；磁吸附法可分为永磁铁和电磁铁两种，要求壁面必须是导磁材料，但它的结构简单，吸附力远大于真空吸附方式，且对壁面的凹凸适应性强，不存在真空吸附漏气的问题，因而当壁面是导磁材料时优先选用磁吸附爬壁机器人。移动方式有车轮式、履带式和足脚引式（分两足和多足）等：车轮式移动速度快、控制灵活，但维持一定的吸附力较困难；履带式对壁面的适应性强，着地面积大

5、、不易转弯；脚步行式移动速度慢，但带载能力强．根据不同的吸附与移动方式可以组成多种不同形式的壁面移动机器人。　　哈尔滨工业大学机器人研究所特种机器人研究室从1988年开始在国家“863”高技术的支持下，率先从事爬壁机器人的研究，已先后开发出两个系列共5个品种的爬壁机器人，处于国内领先行列，在国际上也受到众多同行的瞩目。我们将分别介绍如下。1.2　单吸盘轮式壁面爬行机器人　我们研制的单吸盘轮式气囊密封装置的壁面移动机器人，有吸附机构和移动机构两大部分，如图1所示.移动机构由电机、减速器、车轮构成，吸附机构包括真空泵、压力调节阀、密封机构等。第33页图1-1　单吸盘轮式气囊密封结构真空

6、泵是产生负压的装置，其功能是不断地从负压腔内抽出空气，使负压腔内形成一定程度的真空度。为维持机器人负压腔内的负压，还需要有密封机构，使机器人可靠地吸附在壁面上并产生足够的正压力，从而使驱动机构产生足够的摩擦力以实现移动功能。由于气囊密封装置具有较好的弹性，在壁面有凹凸时，通过气囊的变形来减小缝隙的高度，可使机器人具有一定的越障能力，且充气量可由调节阀来控制。调节弹簧的作用有两个：一是为密封圈提供密封所必需的正压力，二是提高气垫对壁面的适应能力，还可起到减震的作用。负压的控制通过调节真空泵的电机电压来改变电机的转速，同时采用负压传感器作为检测元件，实时检测负压的变化，为调整压力提供依

7、据.设置压力调节阀改变机器人本体内的真空度，可防止真空泵因腔内真空度过高而冷却空气较少而发热。1.2．1　壁面爬行遥控检查机器人　　核废液是储放在储存场地下的不锈钢储罐中，具有强的放射性腐蚀作用，国外只有少数国家能进行废液固化处理，其他大部分还只能用储存罐存放，所以定期对罐壁状态进行检测是当务之急。壁面爬行遥控检查机器人是国家＂863＂高技术计划智能机器人主题之一，包括爬壁机器人、带机械手的运载小车、遥控工作站和超声检测系统，由哈工大机器人研究所、沈阳自动化所等5家单