新型爬壁机器人的研制

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1、新型爬壁机器人的研制重庆大学硕士学位论文（专业学位）学生姓名：朱光辉指导教师：于今副教授兼职导师：冉洋高工学位类别：工程硕士（机械工程领域）重庆大学机械工程学院二○一六年五月ManufactureofNewClimbingRobotAThesisSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementforProfessionalDegreeByZhuGuanghuiSupervisedbyAssistantProf.YuJinP

2、luralisticSupervisedbySeniorEng.RanYangSpecialty：ME（MechanicalEngineeringField）CollegeofMechanicalEngineeringofChongqingUniversity,Chongqing,ChinaMay2016中文摘要摘要越来越多的高层建筑成为现代都市的新景观，这些高楼多以瓷砖和玻璃幕墙作为外立面，每过一段时间就需要对其进行清洗。一直以来，都是由人工来完成高层建筑外立面的清洗工作。然而工作效率低、耗时久，且容易

3、出现事故。因此设计制造出一种可以替代人工完成高层建筑清洗任务的装置，成为从事该领域人员的迫切要求。清洗高层外立面的爬壁机器人是一种壁面移动机器人，该机器人可降低用于幕墙清洗的成本，推动清洗业的发展。本文主要针对壁面清洗机器人本体结构进行了设计分析。论文首先在深入调研现有爬壁机器人技术的基础上，提出了采用真空吸附、足式越障、并联框架式运动的爬壁机器人方案，研制的新型爬壁机器人具有框架式移动功能和足式升降越障功能；该机器人腿部将气动肌腱与平行四边形机构相结合，设计了能调节越障高度的新型越障机构。实验证明，与现

4、有爬壁机器人相比，新研制的运动越障机构在机器人移动能力、负载及越障方面有很大的提高，为该机器人实现可靠稳定作业奠定了很好的基础。其次对设计的机器人进行了静力学建模分析以及动力学建模分析，进行了腿部动力学仿真研究。通过建立了壁面吸附的静力学模型，分析了保证爬壁可靠吸附的吸力条件；然后利用拉格朗日欧拉法进行系统建模，建立了机器壁虎两种典型的动力学模型；最后通过仿真分析，验证了机构的合理性和可靠性。本文设计并研制了一种新型框架式爬壁机器人。它具有以下优点，控制简单、运动可靠灵活，而且越障能力强。其较好的移动越障

5、性能也可用于地面移动机器人上，具有较高的实用意义。关键词：爬壁机器人，机器壁虎，动力学，有限元I英文摘要ABSTRCATAnincreasinghigh-risebuildings,ceramictilesandglassesareusedasthesurfacesbymostofthem,becomenewnewlandscapeinmoderncitiesnowadays.Itneedstocleanedeverycoupleofdaysanditwouldbefinishedbymanualwork

6、allthetime.However,themanualworkspendsmoretime,lessefficiencyandmakesanaccidentoften.Therefore,itisbecomingpeople’surgentrequirementtodesigningakindofcleaningmachinewhichcandothecleaningworkinsteadofpeople.Thesurfacecleaningrobotisakindofclimbingrobotwhic

7、hhasthemainfunctionofcleaninghigh-risebuildings.Theappearanceofitwillcastthereductionandpromotethedevelopmentofcleaningindustry.Thispaperismainlyaimingatthestructuredesigningandtheanalysisofthesurfacecleaningrobot.Firstly,onthebasisofanintensiveandcompreh

8、ensiveinvestigationandstudyontheavailableclimbingrobot,thispaperprovidesanewschemewithtechnologyofvac-sorb,foot-obstacleoversteppingandparallel-frame.Anewkindofclimbingrobotwiththefunctionofparallel-framemovingandfo