对抓钩爪式六足爬壁机器人

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1、中图分类号：TP242论文编号：102871518-SZ015学科分类号：085233硕士学位论文对抓钩爪式六足爬壁机器人研究生姓名江南专业类别工程硕士专业领域航天工程指导教师吉爱红研究员南京航空航天大学研究生院航天学院二О一八年三月NanjingUniversityofAeronauticsandAstronauticsTheGraduateSchoolCollegeofAstronauticsAClaws-pairedHexapodClimbingRobotAThesisinAstronauticsEngineeringbyN

2、anJiangAdvisedbyProf.AihongJiSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofEngineeringMarch,2018承诺书本人声明所呈交的硕士学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得南京航空航天大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。本人授权南京航空航天大学可以将学位论文的全部或部分内容编入有关

3、数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编学位论文。（保密的学位论文在解密后适用本承诺书）作者签名：日期：2018年3月26日南京航空航天大学硕士学位论文摘要大多数的足式钩爪爬壁机器人采用的仿生单向钩爪脚掌可以实现机器人在竖直粗糙面的竖直向上的爬行，但对于在竖直粗糙表面的横向或者向下爬行，依靠单向的钩爪脚掌是无法实现的。对于自然界中的昆虫来说，在一些极端情况下会采用足端钩爪与跗节上的倒刺对抓的方式进行抓附，根据这一特性设计仿生对抓钩爪，并将其应用于六足爬壁机器人。本文首先建立了对抓钩爪尖端在竖直粗糙面横向作用球面

4、接触模型和粗糙倒置面作用球面接触模型，分析了接触角、摩擦系数等影响因素对于对抓钩爪作用的影响。建立对抓钩爪的对抓模型，分析影响对抓钩爪机构抓附性能的因素。设计对抓钩爪结构，并通过实验探究对抓钩爪机构中脚掌数目对于抓附性能的影响。通过不同形状的对抓钩爪脚掌的抓附力测试实验对比，分析不同形状的对抓钩爪脚掌作用时对抓附性能的影响。设计柔性对抓钩爪脚掌应用于对抓钩爪结构，并将对抓钩爪结构作为机器人足端应用于六足钩爪爬壁机器人。设计平行四边形框架结构的六足爬壁机器人进行运动学仿真验证机器人在竖直面横向爬行的稳定性。制作的对抓钩爪式六足爬壁机

5、器人可以在竖直表面上以任意角度进行爬行，验证机器人设计的可靠性及对抓钩爪结构的抓附稳定性。关键词：球面接触模型，对抓钩爪结构，柔性钩爪脚掌，六足爬壁机器人I对抓钩爪式六足爬壁机器人ABSTRACTMostofthefoottypeclawwallclimbingrobotusethebionicone-wayclawstomaketherobotcrawlupintheverticalroughsurface.However,itisimpossibletorelyontheone-wayclawsforhorizontalord

6、ownwardcrawlingontheverticalroughsurface.Forsomeinsectsinnature,theyusethefootclawandthespineintarsitograspinwardinsomeextremecases.Wedesignedbionicgraspingclawandstudieditsmechanismaccordingtothischaracteristic.Andthegraspingclawwasapplicatedinhexapodclimbingrobot.Fi

7、rstly,Sphericalcontactmodelofthegraspingclawtipontheverticalandinvertedroughsurfacehavebeenestablished.Theeffectofcontactangle,frictioncoefficientandotherfactorsonthegraspingperformancehavebeenanalyzed.Thegraspingmodelofapairofclawhasbeenestablished,andweanalyzedthein

8、fluencefactoraffectingthegraspingperformanceofgraspingclaw.Thegraspingclawstructurecanbedesigned,andwehaveresearchedtheinflu