一种适应不同导杆直径的多姿态爬杆机器人.pdf

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1、机器人现代制造工程(ModemManufacturingEnsineering)2011年第9期一种适应不同导杆直径的多姿态爬杆机器人‘李楠，纪小刚，徐凯，崔爱强(江南大学，无锡214122)摘要：设计一种既能做沿杆的直线运动，又能做绕杆旋转运动的爬杆机器人，该机器人由六角支架、直行部件、旋转部件和导向换向装置等组成，并能在一定范围内适应不同直径的导杆。详细阐述该机器人各种部件的工作原理及特点，并给出了设计结果。机器人结构新颖，工作简单可靠，动作灵活，可以广泛应用于各种高空作业。关键词：多姿态；爬杆；机器人；导杆；楔块中图分类号：THl22文献标志码

2、：A文章编号：1671—3133(2011)09—0058—04Amulti--posepole·-climbingrobottoadaptguidebarwithdifferentdiameterLINan，JIXiao—gang，XUKai，CUIAi—Qiang(JiangnanUniversity，Wuxi214122，Jiangsu，China)Abstract：Apole·climbingrobottoadaptguidebarwithdifferentdiameterwithinlimitswasdesigned．Itcallnoton

3、lygostraighta-longtheguidebarbutalserotateroundtheguldebar．It’Smadeupofhexagonalbracket，straight—goingcomponent，rotatingeompo-nentandguidingreversingdevice，etc．Workingprincipleandcharacteristicofabovedeviceswereelaboratedindetail．Atthesanletime，alldevicesweredesignedperfectly．A

4、saresult，therobotisnovel，simple，reliable，agileandCanbewidelyusedindif-ferentaloftwork．Keywords：multi—-pose；pole·-climbing；robot；guidebar；wedgeblock0引言在现代生活中，高空作业不断增加，如高楼清洗、油漆、喷涂、救护、大桥缆绳的检查和维护、电力系统架设电缆等等。这些工作给高空作业的工作人员带来很大的不安全因素。爬杆机器人是解决这一问题的有效方法之一，为此，国内外很多学者针对各种特定的行业，展开了大量地研究。沈

5、孝芹等针对市政工程中需要大量爬杆作业的需求，研制了一种基于气动元件的爬杆机器人⋯，该机器人应用四只两种类型的气缸实现机器人的爬杆作业，机器人本体应用红外遥控驱动的单片机控制，该机器人载重可达10kg，可广泛替代人工应用到市政爬杆作业中。徐生等提出了一种以气压驱动的蠕动爬杆机器人设计方案心]，该方案以气缸活塞的运动带动连杆机构运动，实现机器人对圆柱杆的夹紧；用橡胶驱动器连接上、下两个夹紧机构，利用橡胶管在气压作用下的伸缩性，配合夹紧机构，实现机器人以蠕·2009年江苏省高等学校大学生实践创新训练计划项目58动方式爬升圆柱杆。宋岩等研制了一种尺蠖式爬行机

6、器人口1，该机器人在结构上采用两段主体与伸缩腰配合，主体周向120。等角度布置了三个接触脚夹紧机构，分别由电动机控制进行尺蠖式前进。该机器人运行可靠、平稳、控制方便，适应管径范围大，作业距离长，具有较大的负载能力，更适合在垂直方向上工作，有良好的应用价值。陈俊龙等设计了一种继电器控制的爬杆机器人HJ，该机器人通过继电器和棘轮机构进行控制，其设计独特，在实际运行中具有动作可靠、投球准确、结构紧凑和投资低的特点。杨存智设计了一种爬杆(绳)机器人【5J，该机器人的设计思路是模仿人的爬树动作，结构灵巧，安装容易，控制方便，应用前景广阔。实际使用中，由于工作环

7、境不同，爬杆机器人本体对导杆直径的要求也不尽相同，为了进一步扩大爬杆机器人的应用场合，本文将设计一种能够适用于不同杆径的、具有多种工作姿态的爬杆机器人。李楠，等：一种适应不同导杆直径的多姿态爬杆机器人2011年第9期1设计要求爬杆机器人的设计要求如下。规格尺寸：≤400mm×400mm×400mm。爬行方式：通过摩擦力滚动攀爬。运动形式：沿杆的直线运动和绕杆的旋转运动。导杆直径：6100±20mm。直行速度：≥O．2m／s。旋转速度：≥1．2rad／s。最大载荷：≥lOkg。本体重量：<。20kg。2爬杆机器人关键技术2．1爬行机构设计爬杆机器人就其

8、行动方式而言主要有两种形式：沿杆连续运动的滚动式和如尺蠖般运动的攀爬式。所谓攀爬式爬杆就是采用两只机械手交替