负压爬壁机器人及其控制技术研究

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1、负压爬壁机器人及其控制技术研究滕迪2016年1月中图分类号：TQ028.1UDC分类号：540负压爬壁机器人及其控制技术研究作者姓名滕迪学院名称机电学院指导教师李方兴答辩委员会主席王树山教授申请学位级别工学硕士学科专业机械工程学位授予单位北京理工大学论文答辩日期2016年01月NegativeclimbingrobotandControlTechnologyCandidateName：TengDiSchoolorDepartment:SchoolofMechatronicsFacultyMentor:LiFangxingChair,ThesisComm

2、ittee：Prof.WangShushanDegreeApplied:MasterofEngineeringMajor：MechanicalEngineeringDegreeby:BeijingInstituteofTechnologyTheDateofDefence：2016.01研究成果声明本人郑重声明：所提交的学位论文是我本人在指导教师的指导下进行的研究工作获得的研究成果。尽我所知，文中除特别标注和致谢的地方外，学位论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京理工大学或其它教育机构的学位或证书所使用过的材料。与我一同工作的合

3、作者对此研究工作所做的任何贡献均已在学位论文中作了明确的说明并表示了谢意。特此申明。签名：日期：北京理工大学硕士学位论文摘要社会在不断的进步与变化，科技也在与时俱进的发展着。在近年内因为电子技术的飞速发展，机器人的技术也不仅仅适用于传统的工业行业中，其探索方向也逐步的向着能够使用于特殊环境之中的特种机器人发展，爬壁机器人就是其中的典型。本文首先在归纳现有的爬壁机器人的研究成果的基础上，设计出了一种便于拆卸，易于组装，能够适用于不同材质墙面的爬壁机器人的吸附系统。为了使机器人更好的完成吸附和移动这两个最重要的功能，该机器人采用了负压吸附的工作方式，移动机

4、构使用四轮驱动，使得机器人的吸附和移动更加稳定可靠。然后，对于机器人吸附系统中的核心部件叶轮的设计，使用了CFD仿真方式，对叶轮的旋转对于机器人壳体内部的负压的变化进行了仿真。在保证机器人的吸附稳定性的前提下，通过仿真，研制了多钟叶轮以适应不同壁面的工作环境。此外，在控制系统方面，设计了一套体积小且稳定可靠并且能够对机器人进行驱动和控制的电路系统，使其直接安装在机器人的壳体内部，可以便利的对机器人进行控制。其中在软件方面，在STM32的芯片基础之上，移植了uC/OS-II操作系统，实现了多任务并行的控制模式。通过编写的上位机程序，能够控制机器人的吸附以

5、及运动的速度和方向。在机器人上还安装了摄像头和超声波模块，为机器人实现自主路径规划和避障奠定了技术基础。最后，通过搭建的机器人的实验平台，对机器人移动和吸附性能等进行了测试，实验验证了移动能力、吸附系统、密封机构等技术的有效性。关键词：吸附系统；爬壁机器人；叶轮；运动控制；I北京理工大学硕士学位论文AbstractWiththedevelopmentofsociety,technologyareconstantlyprogress。Withtherapiddevelopmentofelectronictechnologyinthepast10years

6、，Robottechnologyisnotjustforthetraditionalindustrialareas。Researchdirectiongraduallytowardtherobotcanbeusedinthespecialenvironmentofthespecialrobot.Climbingrobotisoneofthetypicalexamples.First,thispapersummarizedtheresearchresultsavailableinwall-climbingrobots.Devisedaneasydisas

7、sembly,easytoassemble,itcanbeappliedtodifferentmaterialswallclimbingrobotadsorptionsystem.Inordertomaketherobotmovebettercompleteadsorptionandthetwomostimportantfunctions,therobotusesavacuumadsorptionofwork,movingmeansfour-wheeldrive,makingtherobotadsorptionandmovingmorestablean

8、dreliable.Second,robotadsorptionsystemforthecor