无线遥控液压爬行机器人的设计
无线遥控智能爬行机器人设计.
“无线遥控智能爬行机器人”设计目录第一篇机械课程设计——摘要 2第二篇机械课程设计——机构（硬件）设计2.1 项目背景及意义----32.2 肢体的机构设计----3-72.3 躯体的机构设计----7-8第三篇机械课程设计——步态分析及其实现8-9第四篇机械课程设计——通信电路设计--10第五篇机械课程设计——技术应用软件--11第六篇机械课程设计——参考书目-------11第七篇机械课程设计——《附录》-----11-12第八篇机械课程设计——心得，体会&意见，建议12-13第一篇机械课程设计——摘要机器人是机构学、运动学、控制理论等学科发展水平的综合体现，是当前国内外研究的热点问题之一。
在各高校机器人设计活动也已经很广的开展起来，我想这种氛围对我国机器人的研制开发特别以及专业方面人才的培养是具有积极意义的。
我们是制作机器人的爱好者，“无线遥控爬行机器人”是我们设计的第一个机器人，从仿生学的角度，昆虫的生理构造及行为是比较容易模仿的，我们的机器人正是在模仿四足行走的动物，该机器人是一个仿生4足行走的机器人，通过对伺服马达的精确控制模拟四足动物的行走步态，实现行走、急跑、转弯等各种步态行为，并能在各种地面环境下进行步态的智能调整，自适应光滑地面、粗糙地面、沙石地面、湿泥地面等恶劣的路面环境。
该系统通过AT89S51、USB100模块、NT-TR01无线传输模块及相应的辅助电路实现智能控制及无线遥控。
NT-TR01采用DDS+PLL频率合成技术，频率稳定性极好，且功耗小, 工作频率为国际通用的数传频段433MHz。
PC端通过USB接口与NT-TR01模块连接，远程控制端单片机与NT-TR01模块连接，实现数据的双向传输。
PC向终端发送控制指令并处理反馈来的状态信息，终端执行指令并反馈状态信号。
最后进行了系统联合调试，结果表明：系统的软、硬件设计合理可行，为后续的研究工作奠定了基础。
关键词：仿生学，AT89S51，USB100，NT-TR01，无线传输，PC，终端，反馈，DDS+PLL第二篇机械课程设计——机构（硬件）设计2.1 项目背景及意义仿生机器人（Humanoid Robot）是先进机器人技术的高级发展阶段，它综合体现了高级机器人的机构学、运动与动力学、现代设计理论、信息检测和感知、微电子学、控制理论等诸多方面的研究和发展水平，是一个复杂的综合系统。
爬行机器人课程设计
爬行机器人课程设计一、教学目标本课程旨在通过学习爬行机器人的设计和制作，让学生掌握基础的机械原理和电子技术，培养学生的创新思维和动手能力。
具体目标如下：1.了解爬行机器人的基本原理和结构。
2.掌握简单的机械制图知识。
3.学习基本的电子电路知识。
4.能够使用常用机械工具和电子仪器。
5.能够读懂简单的机械制图和电子电路图。
6.能够设计和制作一个简单的爬行机器人。
情感态度价值观目标：1.培养学生对科学的兴趣和好奇心。
2.培养学生团队合作和解决问题的能力。
3.培养学生爱护工具和设备，安全第一的意识。
二、教学内容本课程的教学内容主要包括爬行机器人的基本原理、机械结构设计、电子电路设计等。
具体安排如下：1.第一章：爬行机器人的基本原理，介绍爬行机器人的定义、分类和应用。
2.第二章：机械结构设计，介绍机械制图知识，如何设计和绘制爬行机器人的机械结构。
3.第三章：电子电路设计，介绍基本的电子电路知识，如何设计和制作爬行机器人的电子电路。
三、教学方法为了提高教学效果，我们将采用多种教学方法，包括讲授法、讨论法、案例分析法和实验法等。
1.讲授法：用于讲解基本原理和理论知识。
2.讨论法：用于讨论爬行机器人的设计和制作过程中的问题。
3.案例分析法：通过分析成功的爬行机器人案例，帮助学生理解和掌握知识。
4.实验法：通过动手制作和测试爬行机器人，培养学生的实践能力。
四、教学资源为了支持教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：选用《爬行机器人设计与制作》作为主要教材。
2.参考书：提供相关的机械制图和电子电路参考书籍。
3.多媒体资料：制作相关的教学PPT和视频资料。
4.实验设备：准备必要的实验设备和工具，如显微镜、电路测试仪等。
五、教学评估本课程的评估方式将包括平时表现、作业、考试等多个方面，以全面、客观、公正地评估学生的学习成果。
1.平时表现：包括课堂参与度、小组讨论表现等，占总成绩的30%。
2.作业：包括课后练习和小项目，占总成绩的20%。
爬楼梯机器人设计
爬楼梯机器人设计摘要机器人是一门涉及计算机科学、机械、电子、自动控制、人工智能等多个方面的科学。
步行者机器人是一台在四连杆机构的基础上而设计出来的爬楼梯机器人。
它最大的特点是能够始终保持自身重心，实现爬上楼梯的目的，动作稳定，优美。
虽然该作品结构较为简单，但是其中采用了模块化设计，使其可以随时更新、升级（这是现今机电一体化工程中鲜有的设计方法）；使机器不仅能适应不同的楼梯，更可以在不同情况的路面上发挥其作用。
其中利用的仿生学原理使该机器人即使在路况不是很好的情况下也可以稳定的进行工作。
1、进行了较完善和全面的方案设计而后分析论证。
重点分析讨论了其中具有代表性的三个方案。
并从中选取一个作为设计方案。
2、对于机器人运动方式，系统设计及其驱动要求进行了认真仔细的分析，对比和计算校核。
3、针对已定方案的设计计算，进行了实际制作从而验证了机构的可行性。
关键词：机器人爬行台阶目 录前 言 (1)第一章机械的功能原理设计1．1 实现功能 (2)1．2 原理设计 (2)第二章运动方案设计分析2．1 方案设计 (3)2．1．1 方案一 (3)2．1．2 方案二 (3)2．1．3 方案三 (3)2．2 方案的对比和分析 (4)第三章零件的选定与基本计算3．1 材料选取与电机选取 (4)3．2 驱动系统技术参数的计算 (5)3．2．1 功率的计算 (5)3．2．2 死点位置的计算与处理 (6)第四章 制作与改进4．1 制作过程遇到的问题及改进方案 (7)4．2 调试及改进结果 (7)4．3机械运动方案图 (9)第五章总结5．1总结和设计制作感受 (10)参考文献及相关网址 (11)前言在一个学期的《机械原理》课程学习中，我们学到了有关机械原理的基本概念、基本理论和基本方法。
老师授课深入浅出，很适合我们学习专业课的认识规律，便于我们理解和掌握，在整个课程的学习中取得了良好的效果和成绩。
通过一个学期的学习，我们有了基本的机构分析方面的能力，包括机构结构分析、运动分析、力分析和动力学分析。
攀爬机器人结构设计论文
攀爬机器人结构设计论文攀爬机器人是一种特殊的机器人，其主要用途是在复杂环境中进行探索和检测。
其设计需要考虑其结构特点和机器人本身的技术特点，以确保其能够稳定地攀爬并完成任务。
本文将讨论攀爬机器人结构设计的一般原则和具体要求，以帮助我们更好地理解和认识这种机器人的设计。
一、攀爬机器人的结构特点攀爬机器人主要包含两个部分：底盘和攀爬机构。
底盘用于提供机器人的稳定性和移动能力，而攀爬机构则用于机器人在攀爬时的定位和支撑。
由于攀爬机器人的应用环境通常都很恶劣，例如高空、崎岖不平的地形、狭小的空间等，因此在设计中需要考虑以下几个方面的问题：1. 机器人的受力问题攀爬机器人在攀爬时，往往需要承受较大的重量和惯性力。
因此，在结构设计中需要采用高强度、轻量化的材料和结构形式，同时考虑机器人内部的支撑和固定。
2. 机器人的稳定性问题攀爬机器人在攀爬过程中，因为受到的外力和持续控制的偏差等因素的影响，很容易出现晃动和失稳问题。
因此，设计中需要考虑机器人的自我稳定性和机械性能。
3. 机器人的定位问题攀爬机器人在攀爬过程中，需要对其位置和姿态进行精准的定位和控制，以确保其能够准确地完成任务。
因此，在设计中需要考虑使用可靠且高精度的定位和控制系统。
二、攀爬机器人结构设计的一般原则攀爬机器人的结构设计需要考虑诸多因素，因此需要遵循以下一般原则：1. 结构应具有良好的设计安全性能，确保机器人可以在复杂的环境中安全地运行和攀爬。
2. 结构应具有良好的适应性和可变性，以应对不同环境和任务的需求。
3. 结构应具有良好的稳定性，以确保机器人在攀爬过程中可以保持稳定和平衡。
4. 结构应具有良好的可维护性和易修复性，以便在需要时更换或修理部件。
5. 结构应具有良好的工艺性能和经济性能，以确保整个结构可以在一定的成本范围内生产和维护。
三、攀爬机器人结构设计的具体要求攀爬机器人的结构设计具体要求如下：1. 底盘的设计底盘的设计是攀爬机器人结构设计的核心。
一种小型攀爬机器人的设计
2021.01设计研发一种小型攀爬机器人的设计张东鹏，唐嘉欣，王晓杰，张思岩，张凌龙(东北林业大学，黑龙江哈尔滨，150000)摘要：随着科学技术的不断发展，智能化的机器人逐渐代替人工，完成一些复杂繁琐或者较为危险的工作，省时省力的同时也体现了科学技术以人为本的发展理念。
本文为解决楼房高空供水管道或地下供水管道网的检修问题，设计了一种自动攀爬装置，此装置通过机械结构附着与管道，并实现在管道上的自动移动，利用其携带的检测装置，实现对故障的扫描,在节省了人力的同时，提升了效率，保障了工作人员的安全。
关键词：自动化；管道检修；智能攀爬Design of a Small Climbing RobotZhang Dongpeng,Tang Jiaxin,Wang Xiaojie,Zhang Siyan,Zhang Linglong(Northeast Foresty University,Harbin Heilongjiang,150000)Abstract-With the continuous development of science and technology,intelligent robots have gradually replaced manual work to complete some complicated or dangerous work,which not only saves time and effort,but also reflects the development concept of human-oriented science and technology.In order to solve the mairitenance problem of high-altitude wa/ter supply pipeline or underground water supply pipeline network,an automa/tic climbing device is designed.The device is attached to the pipeline through mechanical strueture,and realizes the automatic movement on the pipeline.With the detection device carried by the device,the fauIt scanning can be realized,which saves manpower,improves efficiency and ensures the safety of staff・Keywords:automatic)n;pipeline maintenance;intelligent climbing0引言目前，我国社会城镇化已经进行到了一定阶段，大批楼房的排雨水管道、太阳能水管等已经老化，地下供水系统也常常需要大规模检测。
爬行动物机器人课程设计
爬行动物机器人课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能够理解爬行动物的运动原理，掌握其形态结构特点。
2. 学生能够描述机器人设计的基本步骤，了解爬行动物机器人所需的传感器和驱动装置。
3. 学生能够解释爬行动物机器人运动过程中能量转换的科学原理。
技能目标：1. 学生能够运用所学的爬行动物运动原理，设计并搭建简单的爬行动物机器人模型。
2. 学生能够运用基本的编程知识，实现对爬行动物机器人的控制。
3. 学生能够通过小组合作，进行有效的沟通与协作，共同完成爬行动物机器人的设计、搭建和控制。
情感态度价值观目标：1. 学生对爬行动物及其运动原理产生兴趣，增强对生物学和工程学的学习热情。
2. 学生在学习过程中，培养创新意识，提高问题解决能力和动手实践能力。
3. 学生通过小组合作，培养团队精神和沟通能力，增强合作意识。
本课程结合了生物学和工程学的相关知识，针对学生的年级特点，注重理论与实践相结合。
通过设计爬行动物机器人，让学生在实践中掌握学科知识，提高创新意识和动手能力，同时培养团队协作精神，全面提升学生的科学素养。
二、教学内容1. 爬行动物的运动原理与形态结构- 介绍爬行动物的分类、运动特点及其适应环境的形态结构。
- 分析爬行动物运动过程中的力学原理，如摩擦力、推进力等。
2. 机器人设计基本步骤与原理- 梳理机器人设计的基本步骤，包括需求分析、方案设计、模型搭建等。
- 讲解爬行动物机器人所需的传感器（如红外传感器、触碰传感器等）和驱动装置（如伺服电机、步进电机等）。
3. 爬行动物机器人模型设计与搭建- 结合教材内容，指导学生进行爬行动物机器人的设计，包括结构设计、电路设计等。
- 组织学生分组进行爬行动物机器人模型的搭建，并提供必要的指导。
4. 编程与控制- 介绍基本的编程知识，如流程图、编程语句等。
- 指导学生运用编程知识，实现对爬行动物机器人的控制。
5. 小组合作与展示- 安排学生分组合作，共同完成爬行动物机器人的设计、搭建和控制。
爬壁机器人机械创新设计
机械创新设计课程设计2014-2015第2 学期姓名：刘兵梁从军李庆铁李勇邓再林班级：机越2013级2班指导教师：李军方轶琉成绩：日期：2015 年7 月爬墙清洁机器人原理与设计目录1.设计目的1.1课题背景和研究意义1.2 机器人的发展现状与趋势2. 设计方案3. 正文3.1动力部分（风机部分）3.2驱动部分3.3电子控制机构3.4车体部分4.结论创新点未来改进趋势：5. 谢辞6. 参考文献【内容摘要】从分析机械清扫工具机理入手，在此基础上详细阐述了其对未来清扫工具造成的影响，由此引出了机器人的重要性，继而针对自行设计制作的爬墙清扫机器人，对其机动原理、设计过程和使用说明进行详细论述。
【关键词】：爬墙清扫摩擦力伯努利原理风机红外控制1. 设计目的1.1课题背景和研究意义机器人的万能性和可编程序性，决定了它将取代一些自动化机器，特别是在生产中它与我们人类紧密相连。
由于它的万能性，可以提高生产率，改进生产质量，并从多方面降低成本。
对于一个产品经常变化的市场来说，对机器人重新调整和编程所需要费用，远远低于重新调整固定化的自动化机器。
另外由于机器人承担了很多危险或令人厌烦的工作，许多的职业病、工伤及因此需要支付的高昂代价都可以避免了。
因为机器人中可以总是可以以相同的方式完成其工作，所以产品质量十分稳定，这也会给制造者带来确定的效益;产品总价值中每一项费用的节省，都将提高产品在各种市场上的竞争能力。
机器人的另一大优点是可用于小批量生产，而固定化的自动装置一般只对大批量的、标准化的生产才是有利的。
所以综合上述，研究机器人势在必行。
在西方国家，由于劳动力成本的提高为企业带来了不小的压力，而机器人价格指数的降低又恰巧为其进一步推广应用带来了契机。
减少员工与增加机器人的设备投资，在两者费用达到某一平衡点的时候，采用机器人的利显然要比采用人工所带来的利大，它一方面可大大提高生产设备的自动化水平，从而提高劳动生产率，同时又可提升企业的产品质量，提高企业的整体竞争力。
自动爬墙机器人控制系统设计
对核废液储罐进行视觉检查、测厚及焊缝探伤等；石化企业：
对立式金属罐或球形罐的内外壁面进行检查或喷砂除锈、喷漆防腐、测量和保养；建筑行业：
用于对巨型壁面的喷涂，玻璃壁面的清洗，磁砖安装，桥梁探伤等；消防部门：
用于传递救援物资，进行救援工作；造船业：
用于喷涂船体的内外壁等。
它作为高空极限作业的一种自动机械装置，越来越受到人们的重视。
基于PLC的爬壁机器人控制系统的设计二、毕业论文（设计）主要内容：
设计一种以PLC为核心控制的吸盘式爬壁机器人控制系统,用于高空壁面作业等。
设计的机器人采用有线控制和PLC控制相结合，有线控制是通过有线控制盒的按钮开关来控制电机正反转、控制真空泵的工作状态。
PLC控制是基于已经编好的PLC程序对机器人进行自动控制。
表2-1系统输入输出总点数输出点元器件或功能元器件数或功能数每个元器件所需点数所需点数移动驱动电动机2 2 4微型真空泵2 1 2蜂鸣器1 1 1输出总点数7输入点元器件或功能元器件数或功能数每个元器件所需点数所需点数按钮开关1 1 1接近开关4 1 4输入总点数5总共需要输出点数7点，输入点数为5点。
单片机控制系统具有较高的性价比，但控制系统则需进行难度较大的系统软硬件设计和抗干扰设计，须进行工作量较大的硬件组装，开发周长且技术难度较大，对我们无较多控制要求爬墙机器人不适宜。
DSP控制系统用于数字信号数据处理，计算速度快，但也需进行较多的系统软硬件设计和抗干扰设计，难度也较大。
因此DSP的控制方式也不适宜。
另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。
三、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他控制方式。
2.3 PLC的选型PLC的输入输出模块选择要根据系统所需的输入输出点数来确定，PLC作为机器人控制核心，其输入主要为接近开关和操作按钮开关的开关量，输出主要为各个电机和真空泵的开关量，这些开关量决定PLC输入输出点数。
五自由度液压搬运机械手设计
五自由度液压搬运机械手设计目录第1章绪论 (4)1.1课题背景及研究现状 (4)1.2 机械手的研究意义及其本身优点 (5)1.2.1 机械手的研究意义 (5)1.2.2 机械手本身的优点 (5)1.3本章小结 (6)第2章总体方案设计 (7)2.1设计目标 (7)2.2总体方案分析 (7)2.2.1搬运机械手的组成 (7)2.2.2三大系统设计分析 (7)2.3搬运机械手的运动及驱动方式 (8)2.4本章小结 (10)第3章基本参数及二维外观图 (11)3.1基本参数 (11)3.2总体外观图 (11)3.2.1外观图简图 (11)3.2.2液压原理设计图截图 (12)3.3本章小结 (13)第4章各部分的具体计算 (14)4.1 手部夹持器的计算 (14)4.1.1手部夹持器设计要求 (14)4.1.2手部夹持器设计计算 (14)4.1.3端盖螺钉校核 (15)4.2腕部回转油缸计算 (16)4.3小臂结构设计 (20)4.4俯仰缸设计 (23)4.5大臂回转机构设计 (25)4.6大臂升降结构设计 (27)4.7手部驱动油缸油孔尺寸计算 (29)4.8腕部回转油缸油孔尺寸确定 (29)4.9大臂回转油缸油孔尺寸确定 (30)4.10大臂升降油缸油孔尺寸确定 (30)4.11伸缩臂油缸油孔尺寸确定 (30)4.12本章小结 (31)第5章各油缸活塞杆校核 (32)5.1 手部驱动油缸活塞杆校核 (32)5.2 腕部回转油缸活塞杆校核 (32)5.3 伸缩油缸活塞杆校核 (33)5.4 俯仰油缸活塞杆校核 (33)5.5 本章小结 (34)第6章总体三维图 (35)6.1 总体三维图 (35)6.2 本章小结 (36)结论 (37)致谢 (38)参考文献 (39)附录 (41)第1章绪论1.1课题背景及研究现状机器人是典型的机电一体化装置，它综合运用了机械与精密机械、微电子与计算机、自动控制与驱动、传感器与信息处理以及人工智能等多学科的最新研究成果，随着经济的发展和各行各业对自动化程度要求的提高，机器人技术得到了迅速发展，出现了各种各样的机器人产品。
智能爬墙机器人的设计与制作论文
智能爬墙机器人的设计与制作论文第1篇：智能爬墙机器人的设计与制作论文本文介绍了无人驾驶汽车的发展历史，以谷歌无人驾驶汽车为例分别介绍了无人车的发展现状和应用领域。
同时，通过对比现有的爬墙机器人，提出推压式爬墙机器人的制作方案。
本文主要介绍了笔者从构思到制作，最后总结爬墙机器人物理模型的过程。
主要从爬墙机器人的材料选择、车体零件制作、软件模拟*，电子器件的搭配等四个方面介绍，最后总结得出爬墙机器人实现设定动作的物理模型分析。
1绪论谷歌无人驾驶汽车是谷歌公司开发的全自动驾驶汽车，至今，谷歌公司共使用过7辆无人车，累计每辆车在路面行驶超过50万公里。
谷歌无人驾驶汽车可以为乘客提供最方便的搭乘体验。
无人车会根据乘客的需要自动启动，乘客只需在车上的*系统输入目的地，无人车便开始执行任务。
爬墙机器人不同于无人车和无人机，却处于两者之间。
虽然不能在天上飞，但也不满足只能平地上行走，它可以毫无压力地在陡峭的坡上行走，90度甚至180度斜坡。
2设计思路与方法2.1设计目标现有的爬墙机器人技术虽然尚未成熟，2015年12月30日，迪士尼研发部发布了一款能以比较快的速度爬墙的机器人，起名为vertigo。
本设计以vertigo为原型，参考了其爬墙原理和设计方案，能够完成在平地行走，自动翻墙，在90度的墙上行走等动作。
2.2车体设计本作品采用的推压式爬墙机器人的原理，未完，继续阅读 >第2篇：智能型家庭服务机器人的设计与实现论文文章设计并实现了一款基于arduino微处理器开发平台的智能家庭服务机器人。
可通过无线遥控、语音和手机控制，完成取递物品、环境监测、家电开关遥控、健康指标监测、语音求助、家庭*、燃气火灾*、防盗*、远程*等功能。
通过实验室验*，较好地实现了预期功能。
近年来，随着机器人技术的迅速发展，机器人的应用领域也得到了广泛拓展，从原来传统的工业领域已扩展到医疗、勘探、救援和家庭服务等领域[1]。
据*机器人联合会(internationalfederationofrobotics，ifr)2015年度报告，全球服务机器人市场保持着较快的增长速度，其中数据显示2014年全球*服务机器人销量达24207台，同比增长11.5%，销售额为37.7亿美元;个人/家庭服务机器人销量为470万台，同比增长28%，销售额为22亿美元[2]，由此可见，智能科技服务机器人是各国经济发展的有力支柱之一。
毕业设计(论文)爬杆机器人的机械结构设计
毕业设计（论文）--爬杆机器人的机械结构设计爬杆机器人的机械结构设计摘要论文在比较几类爬行机构的优劣的基础上，确定了机器人本体的大致结构。
在此基础上详细阐述了仿生爬行的原理和机器人模块化设计的理念。
根据路灯杆的尺寸数据，设计机器人的三维模型。
机器人建模的过程功能的实现与机械结构的尺寸优化包括以下几个关键点：爬杆机器人设计中的功能机构的协调配合、攀爬手臂夹持重合度的选择、攀爬力的变化与结构参数之间的关系、攀爬力零点的渡过等难点的设计方法和设计准则，为此类爬行机器人的设计提供参考。
关键词：爬杆机器人变直径杆仿生学Mechanical Structure design of Pole-Climbing-RobotAbstractIn the paper，the wormlike imitated pole-climbing robot what the author designed and manufactured is non-intelligence mechanical crawler. Based on compared the merits and demerits of several kind of crawling mechanism，confirmed the general structure of robot body. Based on above-mentioned，expatiated the principle of bionic crawling and the theory of modular designing on robot in detail. Based on the dimension data of poles，we have designed and manufactured the model of robot. The design methods and design guidelines during the course of robot modelingachieve the movement and optimum structural design following several key points： Functional coordination between agencies，choice of climbing arm gripping coincidence，changes of climbing force the relationship between the structural parameters，choice of zero point of climbing force and its transition in pole-climbing robot designing. Provides references forth kind of crawling robot’s designing.Key Words ： pole-climbing robot，variable-diameter pole，bionics 目录1 绪论 11.1 论文研究的目的和意义 11.2 国内外研究现状及存在的主要问题 2机器人的分类 3研究现状 4目前存在的主要问题81.3 研究主要内容和研究对象91.4 本章小结92 爬杆机器人仿生的设计理论研究102.1 仿生机器人概述102.2 总体方案分析112.3 蠕动式仿生爬行方案研究142.4 本章小结153 机器人爬行部分的结构方案163.1 爬行机器人本体结构设计准则16 模块化设计基础理论163.2 机器人结构原理方案分析18夹紧机构方案研究18传动机构方案分析20动力系统方案研究23机器人结构原理及爬行动作原理 243.3 变直径杆爬行问题的解决263.4 安全稳定的工作保障 27夹紧力的保证―弹簧的设计方法研究27 3.4 机器人的结构设计27电机的选型及参数选择 28机器人本体的空间结构设计30抓紧机构尺寸参数的确定33传动机构尺寸参数的确定37上、下凸轮的配合研究413.5 弹簧的设计与校核423.6 本章小结45结语46致谢47参考文献481 绪论1.1 论文研究的目的和意义目前全国日益加快的现代化建设步伐，除了2008年8月在北京举办的奥运会、还有2010年在上海举办的世博会，随着我国国民经济的飞速增长、人民生活水平日益提高，城镇中随之矗立起无数的高层城市建筑，各类集实用性与美观性一体的市政、商业工程诸如电线杆、路灯杆、大桥斜拉钢索、广告牌立柱等如图1.1 ，它们通常5-30m，有的甚至高达百米，壁面多采用油漆、电镀、玻璃钢结构等，由于常年裸露在大气之中，风沙长年累月的积累会形成灰尘层，该污染影响城市的美观，同时空气中混合的酸性物质也会对这些城市建筑特别是金属杆件造成损坏，加快它们的生锈，并缩短它们的使用寿命，需要定期进行壁面维护工作。
无线遥控智能爬行机器人设计.
“无线遥控智能爬行机器人”设计目录第一篇机械课程设计——摘要 2第二篇机械课程设计——机构（硬件）设计2.1 项目背景及意义----32.2 肢体的机构设计----3-72.3 躯体的机构设计----7-8第三篇机械课程设计——步态分析及其实现8-9第四篇机械课程设计——通信电路设计--10第五篇机械课程设计——技术应用软件--11第六篇机械课程设计——参考书目-------11第七篇机械课程设计——《附录》-----11-12第八篇机械课程设计——心得，体会&意见，建议12-13第一篇机械课程设计——摘要机器人是机构学、运动学、控制理论等学科发展水平的综合体现，是当前国内外研究的热点问题之一。
在各高校机器人设计活动也已经很广的开展起来，我想这种氛围对我国机器人的研制开发特别以及专业方面人才的培养是具有积极意义的。
我们是制作机器人的爱好者，“无线遥控爬行机器人”是我们设计的第一个机器人，从仿生学的角度，昆虫的生理构造及行为是比较容易模仿的，我们的机器人正是在模仿四足行走的动物，该机器人是一个仿生4足行走的机器人，通过对伺服马达的精确控制模拟四足动物的行走步态，实现行走、急跑、转弯等各种步态行为，并能在各种地面环境下进行步态的智能调整，自适应光滑地面、粗糙地面、沙石地面、湿泥地面等恶劣的路面环境。
该系统通过AT89S51、USB100模块、NT-TR01无线传输模块及相应的辅助电路实现智能控制及无线遥控。
NT-TR01采用DDS+PLL频率合成技术，频率稳定性极好，且功耗小, 工作频率为国际通用的数传频段433MHz。
PC端通过USB接口与NT-TR01模块连接，远程控制端单片机与NT-TR01模块连接，实现数据的双向传输。
PC向终端发送控制指令并处理反馈来的状态信息，终端执行指令并反馈状态信号。
最后进行了系统联合调试，结果表明：系统的软、硬件设计合理可行，为后续的研究工作奠定了基础。
关键词：仿生学，AT89S51，USB100，NT-TR01，无线传输，PC，终端，反馈，DDS+PLL第二篇机械课程设计——机构（硬件）设计2.1 项目背景及意义仿生机器人（Humanoid Robot）是先进机器人技术的高级发展阶段，它综合体现了高级机器人的机构学、运动与动力学、现代设计理论、信息检测和感知、微电子学、控制理论等诸多方面的研究和发展水平，是一个复杂的综合系统。
爬墙机器人设计—机器人结构设计+外文翻译
爬墙机器人设计—结构设计摘要本文设计一种以涵道风扇和负压吸盘为吸附系统主体的轮式爬墙机器人，对爬墙机器人的结构设计是个人主要研究方向。
首先提出基于负压吸附原理的机器人结构设计方案和要求，根据要求和尺寸，首先对爬墙机器人硬件设备和机械结构进行合理排布，自主设计一体化的机器人底板，并对其及主要运动组件进行Proe软件上的建模。
最后通过Proe的MDX模块对爬墙机器人进行虚拟模型运动仿真，检验基本机械结构的合理性和可行性。
关键词：爬墙机器人；负压吸附；机器人结构Wall Climbing Robot Design-Structural DesignAbstractThis paper designs a wheeled wall climbing robot with ducted fan and negative pressure suction cup as the main body of the adsorption system. The structural design of the wall climbing robot is my main research direction. Firstly, the structural design scheme and requirements of the robot based on the negative pressure adsorption principle are proposed. According to the requirements and sizes, the hardware equipment and mechanical structure of the wall climbing robot are arranged reasonably, the integrated robot base plate is designed independently, and the Proe software modeling is carried out on the robot base plate and the main moving components. Finally, the MDX module of Proe is used to simulate the motion of the virtual model of the wall climbing robot to verify the rationality and feasibility of the basic mechanical structure.Keyword: Wall climbing robot; Negative pressure adsorption; Robot structure; Ducted fan目录目录 (1)1 绪论 (3)1.1 引言 (3)1.2研究背景及意义 (3)1.3国内外发展状况及发展趋势 (4)1.3.1国外研究现状 (4)1.3.2国内研究现状 (5)1.4 研究的主要内容和目标 (6)1.5 本章小结 (6)2 爬墙机器人的总体设计方案 (7)2.1本文主要研究内容 (7)2.2爬墙机器人的总体设计方案 (7)2.2.1系统总体设计要求 (7)2.2.2个人结构设计技术路线 (7)2.3爬墙机器人的主要组成系统 (7)2.4本章小结 (8)3爬墙机器人的结构设计 (8)3.1移动方式 (8)3.2移动机构 (8)3.3结构硬件布置 (9)3.4主要硬件设备 (10)3.4.2硬件外部设备区域安装 (11)3.5 本章小结 (12)4 Proe建模 (12)4.1 Proe建模软件介绍 (12)4.2 在Proe软件上的总体设计 (13)4.3机器人底板建模设计 (13)4.4驱动组件 (15)4.4.1步进电机 (15)4.4.2电机安装板组件 (16)4.5 涵道风扇组件 (17)4.6 其他组件 (19)4.6.1涵道风扇装夹套 (19)4.6.2联轴器 (20)4.6.3万向轮 (20)4.6.4车体外壳 (21)4.7本章小结 (21)5 仿真设计 (21)5.1运动仿真准备 (21)5.2 Proe中的机构运动模块 (23)5.3 机器人的运动仿真 (23)5.3 本章小结 (26)6 结论 (26)6.1设计的总结 (26)6.2不足之处 (27)6.3展望 (27)参考文献 (27)致谢 ............................................................................................................................... 错误!未定义书签。
爬行机器人的设计
本科毕业设计（论文）通过答辩油管内壁爬行机器人的设计本科毕业设计（论文）通过答辩前言随着现代科学技术的发展，管道运输作为一种高效、安全、可靠的手段应用日益广泛，城市中的地下排水系统、取暖系统、煤气系统、自来水系统等都应用了各种管道；另外，在现代工农业、石油、化学、核工业等领域也大量使用了管道。
经过长期使用，它们会出现裂纹、腐蚀、堵塞等故障。
有的管道中输送的是剧毒或放射性介质，若这些管道产生裂纹、漏孔会造成介质泄漏，引起事故甚至发生灾难。
为了防患于未然，必须对这些管道进行定期检测和维修。
但是它们有的埋在地下，甚至埋在海底，有的口径很小，人无法进入。
挖出管道进行检测、维修既不经济又不现实，由此可见，管道机器人有着广阔的市场。
我国早在1987年就开展了管内机器人的研究，并试制了几种模型，但总体水平较国外差。
管内机器人研究是机电一体化的高科技研究项目。
在石油、化工、核工业、给排水等许多管道工程中，都需要进行管内检测、喷涂及加工等工作，管内机器人在完成这些工作中会发挥重要作用，因此，开发研究管内机器人意义很大[1]。
本次题目的内容就是设计一种可在油管内壁爬行，并且搭载工作体的部分可协助工作体完成相应作业的机器人。
采用机械结构和电气控制来达到设计目的。
要实现的理想过程是：人对主机输入一个控制信号，可以通过单片机对电机、电磁铁进行电气控制，从而使机器人能够按照所搭载工作体的要求进行移动，并在工作体的工作位置做出相应的辅助动作。
机器人在行进过程中可在任意位置停止前进，并可以在该位置开始作业，工作体可在步进电机驱动下完成小于360度的任意角度的旋转。
本科毕业设计（论文）通过答辩目录前言....................................................................... １1 方案的结构选择........................................................... １1．1总体选择............................................................ １1．2前进方案的选择...................................................... １1．3卡紧方案的选择...................................................... １1．4旋转方案的选择...................................................... ４1．5调节方案的选择...................................................... ４1．6结构方案改进........................................................ ６2 主要部件的计算选择....................................................... ７2．1步进电机的选择...................................................... ７2．2推拉式电磁铁的选择.................................................. ９3 关键件的校核........................................................... １１3．1丝杠的校核........................................................ １１3．2轴承的校核........................................................ １１3．3键的校核.......................................................... １１4 驱动系统设计........................................................... １２5 机器人工作过程......................................................... １４6 控制系统的设计......................................................... １５6．1电磁铁及步进电机的控制............................................ １５6．2控制系统的硬件设计................................................ １５7 结论................................................................... ２２参考文献................................................................. ２３附录A ................................................................... ２４附录B ................................................................... ２８1 方案的结构选择1．1 总体选择总体上，本次设计主要采用机械结构设计来完成指定的动作，而用电气设计来控制这些动作。
复杂环境下爬行探索机器人结构设计及控制
舵 机 # 图$
直 流 电 机
传 感 器
舵 机
直 流 电 机
控制系统示意图
控制系统软件包括遥控器应用程序、 主单片机应 用程序和从单片机应用程序( 部分。 无线通信是遥控器 与主单片机之间的桥梁。 遥控器控制系统的软件设计 包括： 利用无线模块与主单片机的通信程序， 液晶屏的 显示程序。 主单片机控制系统的主要功能是完成与从 控制传感器和直流电机。 从单片机控 单片机 !" # 通信、 %& ( 转弯部结构设计 转弯部分体现探索机器人的灵活性， 是连接头部 与身部、 身部与身部的关节。 主要完成上下左右 ’ 个方 采用了类似柔性结构， 当转 向 " 个自由度的转弯动作， 弯时遇到较大的阻力时， 柔性结构可以起缓解作用， 同 电机的 时也起了保护电机作用。 控制由 ’ 个电机带动， 旋转带动弹簧上的绳索再带动弹簧完成伸缩运动从而 实现 ’ 个方向的转弯。 ’ 根弹簧中的两侧弹簧收缩量不 同时， 机器人作转弯运动； 上下弹簧收缩量不同时， 机 器人作抬头或低头运动。 %& ’ 单元连接结构设计 头部、 身部和转弯部各单元间采用阴阳快插接头 连接； 各单元中电路电极、 传输传感器信号和控制信号 线采用公头、 母头插座连接。 该结构便于现场各单元的 组合与拆装。 4%5 4"5 4(5 制系统的软件实现舵机的转角控制。
研究・开发
复杂环境下爬行探索机器人结构设计及控制
! 董长军 ! 李 慧 ! 李占贤 ! 李少峰
河北理工大学 轻工学院 摘 河北唐山 !"#!!!
要 $ 通过对机器人在复杂环境中运动方式进行分析， 提出了一种爬行探索机器人的机械结构及其控制系统设
一种爬绳爬杆机器人的设计和制作
一种爬绳爬杆机器人的设计和制作ZHAO Peng;WU Meng-tao;GU Jia-xiang;CHEN Yue【摘要】由于某些绳索或杆工作的位置处于高空,而且需要定期检测和维护,用人力进行检测十分不方便并且容易发生事故.基于这个目的本文设计了一种爬绳爬杆机器人,该机器人能够在刚性长杆或柔性绳索上爬行,从而实现来替代人类来进行攀爬的目的.机器人的压紧机构通过调节弹簧的预紧力来使机器人滚轮能够对绳或杆产生一定的压力从而产生足够的摩擦力,保证机器人能够在绳或杆上稳定爬行.机器人采用AT89c52单片机进行控制,通过遥控可以实现启停、前进、后退等功能.【期刊名称】《电子设计工程》【年(卷),期】2018(026)023【总页数】5页(P121-124,129)【关键词】爬绳爬杆机器人;单片机;遥控;压紧机构【作者】ZHAO Peng;WU Meng-tao;GU Jia-xiang;CHEN Yue【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】TP242随着桥梁、管线、输电线越来越多以及相应的安全要求越来越严格，相应的安全检测也越来越多，桥梁悬索检测、输电线路检测往往在高空进行，充满危险因素，管线检测往往要在人们无法进入的地方进行，因此设计一种能够在悬索、输电线或管路上运动实现无人巡检的机器人显得非常重要。
国内外很多学者针对各种特定的行业，展开了大量的研究。
有对船体清洗开发的机器人[1-3]。
德国KAMAT公司[4]开发了一种高空除锈机器人。
张申林的桥梁拉索检测机器人[5]。
华南理工大学研制的Climbot加持类机器人[6]。
宁波大学的陈伟设计研制了船体抛光小型机器人弯曲曲面行走系统[7]对于爬壁机器人[8]有较良好的改善，并开展了故障诊断技术研究[9]。
本文设计了一种爬绳爬杆机器人，阐述了其机械构型与工作原理以及运动控制方法。
1 爬绳爬杆机器人结构设计1.1 机器人总体方案设计一般来说爬杆机器人正常工作需满足移动功能和贴附功能。
无线遥控液压爬行机器人
第１章引言１．１无线遥控液压爬行机器人课题背景随着目前上海乃至全国日益加快的现代化建设步伐，除了２００８年将要在北京举办的奥运会、２０１０年将要在上海举办的世博会之外，随着我国国民经济的飞速增长、人民生活水平日益提高，随之产生的无数的交通设施、场馆建设项目将带来巨大的工程建设需求，而各类集实用性与美观性一体的市政、商业工程，必定是采用了世界上最为先进的设计理念，从而对于施工机械与施工方案在安全可靠性、承载能力、施工效率、施工成本等诸多方面提出前所未有的严苛要求。
吊装和滑移相结合的施工技术在大型建筑工程施工迫切需要的形势下，提出、形成、发展和完善起来，并形成了相应的施工工艺，成为当前大型构件安装的主要趋势。
图１．１屋盖的水平累积滑移安装如图１．１所示，大型构件往往通过水平累积滑移就位后进行安装。
传统的基础设施与实验设备均由国外企业提供，如由河南科大与美国实用动力公司共建的“恩派克”超高压液压实验室，实验室装备的价值２００万元的系列超高压产品，包括超高压泵源、“恩派克”液压工具、同步顶升系统等全部由美方提供，与自主研发的机构相比具有很大优越性。
但是国内目前尚没有液压滑移机构的专业生产厂家，更没有与之相配的连续同步滑移控制系统。
在业务上涉足滑移施工领域的机构中，上海同济宝冶建设机器人公司拥有一批在液压滑移、提升行业工作多年的高级技术和工程专业人员，并且成功研制出多种规格的液压滑移器和液压提升牵引器以及相应的液压动力系统和控制系统，经过了大量的测试和实际使用。
图１．Ｉ以及１．２是该公司于２００６年４月完成的郑州新郑国际机场钢屋盖液压滑移，采用分单元累积滑移的施工方法，滑移总重量约３０００吨，滑移距离２９８米，共设置５条滑移轨道。
图１．２屋盖水平累积滑移安装现场１．２．２国外液压爬行施工装备介绍世界上有很多著名的工程机械公司，在重型建筑屋顶的平移顶升方面都有很先进的工程机械以及成熟解决方案。
例如：ＥＮＥＲＰＡＣ，Ｚａｌｃｏｎ，Ｂａｒｄｅｘ等。
爬壁机器人的设计
爬壁机器⼈的设计⼤连⼤学本科毕业论⽂(设计)开题报告论⽂题⽬：钢结构探测攀⾏机器⼈结构设计学院：机械⼯程学院专业、班级：机械设计制造及其⾃动化机英08.3学⽣姓名：卢效良指导教师（职称）：陈殿华（教授）2012年03⽉18⽇填毕业论⽂（设计）开题报告要求开题报告既是规范本科⽣毕业论⽂⼯作的重要环节，⼜是完成⾼质量毕业论⽂（设计）的有效保证。
为了使这项⼯作规范化和制度化，特制定本要求。
⼀、选题依据1.论⽂（设计）题⽬及研究领域；2.论⽂（设计）⼯作的理论意义和应⽤价值；3.⽬前研究的概况和发展趋势。
⼆、论⽂（设计）研究的内容1.重点解决的问题；2.拟开展研究的⼏个主要⽅⾯（论⽂写作⼤纲或设计思路）；3.本论⽂（设计）预期取得的成果。
三、论⽂（设计）⼯作安排1.拟采⽤的主要研究⽅法（技术路线或设计参数）；2.论⽂（设计）进度计划。
四、⽂献查阅及⽂献综述学⽣应根据所在学院及指导教师的要求阅读⼀定量的⽂献资料，并在此基础上通过分析、研究、综合，形成⽂献综述。
必要时应在调研、实验或实习的基础上递交相关的报告。
综述或报告作为开题报告的⼀部分附在后⾯，要求思路清晰，⽂理通顺，较全⾯地反映出本课题的研究背景或前期⼯作基础。
五、其他要求1.开题报告应在毕业论⽂（设计）⼯作开始后的前四周内完成；2.开题报告必须经学院教学指导委员会审查通过；3.开题报告不合格或没有做开题报告的学⽣，须重做或补做合格后，⽅能继续论⽂（设计）⼯作，否则不允许参加答辩；4.开题报告通过后，原则上不允许更换论⽂题⽬或指导教师；5.开题报告的内容，要求打印并装订成册（部分专业可根据需要⼿写在统⼀纸张上，但封⾯需按统⼀格式打印）。
⼀、选题依据1.论⽂（设计）题⽬钢结构探测攀⾏机器⼈结构设计2.研究领域本题⽬运⽤所学的材料⼒学、机械原理、机械设计、机电控制等知识，参考⽂献资料进⾏探测攀⾏机器⼈的机构设计，⽤来替代⼈类进⾏危险领域的攀⾏探测作业。
3.论⽂（设计）⼯作的理论意义和应⽤价值⼤型钢结构如电⼒铁塔、桥梁、船舶中的板梁结构的探伤，检查，油漆，清扫等⼯作往往是⾼空危险作业，适合由机器⼈来完成，以实现⾼效，安全⾃动化⽣产。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
作者简介:乌建中(1953-),男,上海人,教授,博士生导师.无线遥控液压爬行机器人的设计乌建中,阮佳梦(同济大学机械工程学院,上海 200092)摘要:无线遥控液压爬行机器人是一种用于大型构件滑移安装的新型施工装备.该机器人由爬行器、液压动力系统、传感检测和计算机无线遥控系统组成,通过自锁机构夹紧轨道形成反力推动构件.爬行器和液压系统采用了模块化设计,无线遥控通信设备采用了蓝牙数据收发器.机器人能应用于大型构件整体同步连续滑移的无线遥控作业,并且推力与速度可测可控.关键词:液压驱动;爬行机器人;自锁;滑移构件;无线遥控中图分类号:T P 242.3Design of wireless remote control hydraulic creeping robotW U Jian z hong,R UAN Jia meng(School of Mechanical Engineeri ng,Tongji University,Shan ghai 200092,China)Abstract :The w ireless remote control hy draulic creeping robot is one of new construction equipments that are used for the installation of large scaled sliding components.In this study,the robot is composed of a creeper,a hydraulic system ,sensors and a computer aided remote control system.The components are pushed by a re acting force from a self locking gripping track.Accordingly,the creeper and hy draulic system are designed us ing modular design method,w hile the w ireless remote control system is desig ned using the blue-teeth data transmission.As such,the robot can be employed for integral and synchronous installation of large scaled slid ing components,whereas the force and velocity are measurable and controlled.Key words :hydraulically driven;creeping robot;self locking;sliding components;w ireless remote control 我国国民经济持续增长,各类大型建设工程纷纷上马.各种跨河桥梁、城市交通高架桥、空港,以及各种大型体育场馆、大型展览厅等建设工程对施工装备的安全性、成本、效率等提出了更高的要求.现代大型建设工程施工普遍具有技术难度高、工程量大、建设周期短的特征,传统的施工技术与设备难以满足工程要求,各种新的施工技术开始被大量应用于工程施工中.大型构件的滑移安装是一种应运而生的新施工技术.针对此类施工,传统的水平滑移手段主要是采用卷扬机钢丝绳牵引或液压缸钢绞线牵引,但是此类牵引方法普遍有牵引力、牵引速度难以控制,平移稳定性和安全性较差,现场设施繁多,工程前期准备繁琐,空间利用率低下等缺点.本课题组经过长期滑移工程实践,结合现代计算机控制与无线通讯技术设计的无线遥控液压爬行机器人是一种新型的滑移施工装备,能实现大体量构件的连续、快速滑移安装.1 系统介绍无线遥控液压爬行机器人如图1所示,由相互串连的爬行器、液压动力系统以及与之配套的传感检测和计算机无线控制系统等组成.机器人工作在事先铺设的轨道上,通过其自锁机构夹紧轨道形成反力推进第4卷第4期2006年10月中 国 工 程 机 械 学 报CH INESE JOU RNAL OF CONST RUCT ION MACH INERY Vol.4No.4 Oct.2006大型构件.图1 滑移中的无线遥控液压爬行机器人Fig.1 Wireless remote control creeping hydraulic robot is working该系统设计的指导思想是模块化:包含爬行机构和液压动力系统的爬行器是一个整体模块,多个模块可以前后串连.每个模块有单独的通信控制系统,在进行工程控制时,数个模块构成网络,由远程的无线主控设备统一调控.无线遥控液压爬行机器人具有以下特点: 装设于轨道平面上,摩擦系数减小的同时增加了承载能力,提高了滑移效率; 模块化的机器人可多级串连,能适应不同的负载;!实现平稳速度连续滑移并且推力与速度可测可控;∀通过无线网络实现控制数据的长距离传输,操作方便灵活,并且避免了由于电线意外断裂而使通信中断等问题.2 爬行原理液压爬行机器人的执行机构是爬行器,如图2,爬行器由爬行机构、顶缸滑靴机构以及液压系统构成.1.爬行机构;2.液压系统;3.顶缸滑靴;4.轨道图2 爬行器总体图Fig.2 Creeper2.1 爬行机构爬行机构如图3,其总体设计思想是依靠自锁反力推进.基本动作如下:在液压缸升缸时,成一定自锁角的楔块在自锁力的作用下自动夹紧轨道,液压缸靠自锁反作用力推动构件前进.在推进一行程后,液压缸缩缸同时自锁机构自动放松,液压缸缩回,如此往复,步进式滑移.多个爬行机构可以在同一根轨道上串连组合,以实现较复杂的连续滑移动作,或以合力同时推进.爬行机构之间由无需考虑正反方向的轴销及耳环连接,简化了爬行器的安装.由于爬行机构液压缸两端铰接的特点,爬行器可以在水平面或垂直面呈弧形的轨道上实现滑移.爬行器液压缸缸两端的滑动调心铰轴承的调心范围是5#,液压缸缩回后长度L =0.7m,设当前段轨道曲率半径为R ,根据几何关系:R =L 2∃sin5#=4m,即爬行器可以在曲率半径最小为4m 的轨道上实现滑移[1].2.2 顶缸滑靴机构顶缸滑靴机构由顶升液压缸和滑靴组成.顶升液压缸的作用是将被滑移构件抬离轨道面以减少摩擦434 中 国 工 程 机 械 学 报第4卷1.液压缸;2.自锁机构图3 爬行机构示意图Fig.3 Creep mechanism阻力,提高滑移效率;滑靴结构是在顶升液压缸与轨道之间安置滑块,滑块由耐磨、承压材料制造,能减少摩擦阻力,在磨损后可以单独更换.设滑靴与轨面间摩擦系数为f ,爬行器最大推力为N ,则能滑移的最大构件重W =N /f ,那么顶缸滑靴机构的顶升力F 和数量n 可以在较大范围内调整,只要满足Fn %W 即可.2.3 液压系统为配合整体的模块化设计,独立的液压动力系统分别对爬行器提供液压动力,整合于爬行装置的上方.液压系统除了控制执行液压缸的伸缩外,还需实时调整液压缸的位置,使得相邻平行轨道上执行相同步序的爬行器保持同步.采取一套简易的调速方案:O 型电磁换向阀的中位机能结合常开式卸荷溢流阀进行开关调速.常开式卸荷溢流阀由一个常开的二位二通电磁换向阀接在溢流阀的远控口上组成.通过在推进过程中卸荷较快的爬行器液压缸来保持各轨道上的爬行器的同步[1].3 控制策略爬行器执行机构的基本动作通过液压和电气控制系统实现,包括步进、连续以及同步滑移.下面分述各个滑移方式的控制策略,均以多轨滑移,每根轨道上设置单个滑移组(含两个爬行器)为例.3.1 步进滑移一个滑移组的两个爬行器同时伸缸,在位移传感器测得构件滑移了一个行程后,主控计算机控制两个爬行器同时缩缸,如此反复实现步进滑移.步进滑移由于动静摩擦的频繁转换,对于机构的效率和寿命都不利,但是其两个推进器同时推进,能最大化地利用推力,故保留这种推进方式.3.2 连续滑移在大型构件滑移的启动阶段,采取助力启动的方法,即一个滑移组的两个爬行器同时伸缸,以增大推进力来克服大型构件的惯性力及其与轨道之间的静摩擦力;一旦构件启动,静摩擦力变为动摩擦力,运动阻力减小,则其中一个爬行器立即缩缸,而另一个爬行器继续伸缸;随后,两个爬行器自动交替推动构件前进,实现构件的连续平稳滑移.3.3 同步滑移上述是两种基本滑移策略,针对单根轨道上一个滑移组实施.在多轨、多滑移组、多作用点共同推进构件的情况下,依靠位移传感器测得各滑移组的滑移距离,并反馈给主控计算机,由计算机通过液压泵站调435 第4期乌建中,等:无线遥控液压爬行机器人的设计节爬行器的推进速度,保证构件各作用点间的同步移动,这样就实现了大体积构件各部位同步滑移.由于爬行机构的模块化设计,无论是步进滑移还是连续滑移,同组模块可以根据现场场地条件等空间制约因素使用不同的滑移方式,图4所示的是两种典型的滑移方式.图4 两种典型的滑移方式Fig.4 Two kinds of typical slid mode模块化的设计使得机器人特别适宜于在狭小空间内进行大吨位构件滑移安装.顶升液压缸的个数、推力大小和布置位置完全由实地施工条件决定.如果条件限制,去除顶缸机构也可以实现滑移.控制系统主要由各模块独立泵站节点、各轨道(滑移模块组)传感器检测节点以及主控节点组成,控制模式为一点(主控制器)对多点(各爬行器就地从控制器).控制网络图如图5,传感检测系统主要是行程及泵站油压检测传感器;控制系统硬件部分主要包括主控制器、从控制器以及它们之间的无线和网络数据传输系统、手动操作箱等.图5以单滑移组双轨同侧滑移为例给出控制系统简图[2].图5 控制系统简图Fig.5 C ontrol system 436 中 国 工 程 机 械 学 报第4卷4 无线遥控为实现对每个滑移模块泵站的控制,传统滑移作业依靠在推进器之间,以及推进器与控制器之间铺设电线实现设备通信.有线通信带来诸多问题,如:不适合在旋转设备以及临时施工中应用;由于电线长度制约,远程控制器必须和爬行器同步移动;电线常由于意外因素发生断裂,使得通信中断等.随着无线通信技术的日益成熟及可靠性的逐步提高,将其作为通信手段引入爬行机器人设计,符合安全、方便、高效的设计要求.本无线遥控系统在试验阶段使用蓝牙无线设备作为控制信号的无线传输媒介,实现了一点对多点的远程信号通信.蓝牙(Bluetooth)技术是一种无线数据与语音通信的开放性全球规范,它以低成本的近距离无线连接为基础,为固定与移动设备通信环境建立一个特别连接.蓝牙工作在全球通用的2.4GHz ISM (即工业、科学、医学)频段;蓝牙的数据速率为1Mbit &s -1,支持异步传输和同步传输;蓝牙的体积小,可以直接嵌入到小型乃至微型设备中使用,它的功耗小,可以用于电池供电的场合;蓝牙的抗干扰能力强,采用了快跳频、自适应功率控制和短数据包等抗干扰措施;蓝牙设备能自动寻找它周围的蓝牙设备,一旦找到就会自动建立连接,发送和接收的信号可以穿过障碍物[3].蓝牙目前的传输距离大约是10~100m,这与蓝牙设备采用的功率级别有关,有些产品通过功率放大器等手段可以达到300m 以上[3].蓝牙提供点对点和点对多点的无线链接.在任一有效通信范围内,所有设备的地位是平等的,运行时无主次之分.首先提出通信要求的设备称为主设备(Master),被动进行通信的设备称为从设备(Slave).一个Master 最多可以同时和7个Slave 进行通信[3].本设计中使用的通用蓝牙数据收发器,采用了先进的微电脑控制器(M CU )设计,并内置天线,集成化程度高,工作可靠,具有良好的通用性.其中已经固化了蓝牙通信协议,对使用者来说是完全透明的RS232接口,设计通信软件时,仅对RS232口进行操作就可以,相当于在主端和从端之间连接着RS232串口连接线.在硬件电路中使用了单片机C8051F040驱动蓝牙设备与就地控制器进行无线通信,交换实时数据和控制指令.图6与图7分别是本遥控系统在实际试验中使用的设备.遥控主控制器内部包括了蓝牙主机,爬行机构动作指令以及入初始参数由主控制器面板按钮输入,通过单片机经由RS232接口送至蓝牙主机;从控制器内部包括蓝牙从机,蓝牙从机将收到的控制指令经由RS232接口送至单片机,再从单片机经由CAN 总线送至就地泵站,并将位移、油压传感器数据送回蓝牙主机,最后实时显示在主控制器屏幕上,具体数据传输模式可参考图5.图6 遥控主控制器Fig.6 Master rem otecontroller 图7 遥控从控制器Fig .7 Slave remote controller经过施工现场测试,该套蓝牙遥控系统的可靠工作距离是10~80m.(下转第443页)437 第4期乌建中,等:无线遥控液压爬行机器人的设计(2)开发本系统采用Visual Basic6.0语言.产品数据库采用Microsoft Access 开发,它是一个面向对象的关系型数据库,能利用先进的面向对象程序设计,而且VB 内置了Access 的数据库引擎,可直接访问Access 格式数据库.(3)本软件采用了完全汉字Windows 的界面风格,具有友好的人机交互功能,操作简单,易学易用.(4)采用ActiveX 技术实现了VB 对AutoCAD 和M atlab 的调用,使用户既可以享受VB 所创造的友好的界面,又可以利用AutoCAD 的强大绘图功能和Matlab 强大的科学计算功能.(5)用户仅使用此软件就可以完成系统原理图绘制、静态参数计算及按系统参数选择元件、动态仿真等整个位置伺服系统的设计过程,获得可直接用于工程的位置伺服系统原理图.参考文献:[1] 刘常年.液压伺服系统的分析与设计[M ].北京:科学出版社,1985.[2] 黄文梅,杨勇,熊桂林.系统分析与仿真[M ].长沙:国防科技大学出版社,1999.[3] FAT IH K,M AX D,DON puter aided design fluid power systems[J].Proceeding of the National Conference on Pow er Transmission,Volume 1x 9th Annual M eeting,1982,9(1):9-16.[4] 龚沛曾,陆慰民,杨志强.Vi sual Basic 程序设计教程[M ].北京:高等教育出版社,2000.[5] 欧阳付成,柳荣梦.利用Vi sual Basic 进行AutoCAD 二次开发[J].微型机与应用,2000(4):55-57.[6] 李毅,戈岚珍.Access 数据库应用开发特色及方法[J].重庆邮电学院学报,1997,9(3):51-55.[7] 赵琦.蓄能器及其工作回路的计算机辅助设计[D].秦皇岛:燕山大学,2001.[8] 宛萍,黄求根.ActiveX 控件及其应用[J].计算机应用,2000,20(3):61-62.[9] 路甬祥.液压气动技术手册[M ].北京:机械工业出版社,2002.[10] 丛叔和.机械设计手册:第4卷[M ].第4版.北京:化学工业出版社,1993.(上接第437页)5 结论本文针对应用轨道滑移施工的大型结构安装工程,介绍了无线遥控液压爬行机器人这一新型滑移施工机械,并从其执行机构、液压以及电气控制系统、控制策略、无线实现方案等方面加以完善,无线液压爬行机器人能实现连续滑移以及平稳的负载转换;推力与速度可测可控;无线遥控实时性、安全性、灵活性高;模块化的结构将现场环境、负载大小以及施工周期带来的限制最小化.该项目的成功开发和应用,将替代人力和传统机械,实现大吨位、大跨度、大面积的超大构件整体同步连续滑移,使大体量构件的快速滑移安装成为可能.参考文献:[1] 成大先.机械设计手册[M ].第4版.北京:化学工业出版社,2002.[2] M ILLER M A.数据与网络通信[M ].宋维森,宋小午,译.北京:科学出版社,2005.[3] 朱 刚,谈振辉,周贤伟.蓝牙技术原理与协议[M ].北京:北方交通大学出版社,2002.443 第4期吴晓明,等:电液位置伺服系统的计算机辅助设计。