基于钢铁墙壁的永磁吸附爬壁机器人研究

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1、太原理工大学硕士学位论文基于钢铁墙壁的永磁吸附爬壁机器人研究姓名：李德威申请学位级别：硕士专业：机械制造及其自动化指导教师：姚平喜20100501太原理工大学硕士研究生学位论文基于钢铁墙壁的永磁吸附爬壁机器人研究摘要爬壁机器人是移动机器人领域的一个重要分支，它把地面移动机器人技术与吸附技术有机结合起来，可在垂直壁面上附着爬行，并能携带工具完成一定的作业任务，大大扩展了机器人的应用范围。目前，爬壁机器人主要应用于核工业、石化工业、造船业、消防部门及侦查活动等，经过30多年的发展，爬壁机器人领域已经涌现出一大批丰硕的成果，特别是20世纪90年代以来，国内外在爬壁机器人领域中的发展尤

2、为迅速。近年来，由于多种新技术的发展，爬壁机器人的许多技术难题得到解决，极大地推动了爬壁机器人的发展。本论文是针对大同某电厂提出的清洗钢铁墙壁要求而设计的一种新型爬壁清洗机器人，根据机器人工作环境的特殊性和行走的灵活性要求，选择了永磁吸附、轮式行走方式，并且依据所设计的机器人本体机械结构及满足吸附的计算结果，选用了非直接接触式永磁吸附，采用有限元方法设计和优化出了满足计算要求的可调磁极式永磁吸附装置。其次设计出了基于ATmega16的控制系统硬件方案，分别对控制系统中单片机最小系统、通讯、无刷直流电机驱动，调速、电源等几个模块进行了介绍和分析。基于该硬件系统，提出了机器人运动控

3、制的软件方案并设计了运动控制软件。关键词：永磁吸附装置，爬壁机器人，有限元，ATmega16I太原理工大学硕士研究生学位论文MAGNETADSPORTIONCLIMBING-ROBOTRESEARCHBASEDONSTEELWALLABSTRACTWall-climbingrobotisanimportantbranchinmobilerobotfield.Itcombinesthegroundmobilerobottechnologywithadsorptiontechnology.Itcanbeattachedinaverticalwallwhencrawlandcanca

4、rrytoolstocompletecertaintasks,whichingreatlyexpandtherobot’sapplications.Atpresent,thewall-climbingrobotismainlyusedinthenuclearindustry,petrochemicalindustry、shipbuilding、firedepartment、investigationactivitiesandsoon.Thefieldofwall-climbingrobotshaveemergedalargenumberoffruitfulresultsinth

5、epast30years,especiallyinthe20thcentury,90years,thefieldofwall-climbingrobotdevelopedrapidlybothathomeandabroad.Inrecentyears,duetothevarietyofnewtechnology,manytechnicalproblemsofwall-climbingrobothadresolved,greatlypromotedthedevelopmentofwall-climbingrobot.Anewtypeofwall-climbingcleaningr

6、obotisdesignedforthecleaningrequirementsofthesteelwallsbyapowerplantofDatong.AccordingtotheparticularityofRobotworkingenvironmentandflexiblerequirementofRobotmovement,thestyleofpermanent-magnetadsorptionandwheelmovementarechoice.Andaccordingtothemechanicalstructuralandcalculateresultswhichar

7、edesignedandcomputed,anondirectcontactmagneticabsorptionmethodischoose,andthefiniteelementmethodisusedtodesignandoptimizetheadjustablepolepermanentmagnetadsorptionadhesionthatwouldmeetthecomputingrequirements.AcontrolsystembasedonATmega16hardwarepr