一种斜推式爬墙机器人的分析与设计

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设计与制造
２０１３年第５期（第２６卷，总第１２７期）・机械研究与应用・
一
种斜推式爬曼玉，张瑞强，陈帅
４１００１２）（中南大学机电Ｘ－程学院，湖南长沙
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｉｍｐｒｏｖｅｔｈｅｌｏａｄｉｎｇｃａｐａｃｉｔｙａｎｄｅｆｆｃｉｅｎｃｙｏｆｔｈｅｗａｌｌ — ｃｌｉｍｂｉｎｇｒｏｂｏｔ，ｔｈｅｔｈｅｏｒｙａｂｏｕｔｈｏｗｔｏｈａｖｅｔｈｅ
关键词：爬墙机器人；涵道风扇；斜推力；吸附
中图分类号：ＴＰ２４
文献标志码：Ａ
文章编号：１００７ — ４４１４（２０１３）０５－０１１０－０４
ＡｎａｌｙｓｉｓａｎｄＤｅｓｉｇｎｏｆａＷａｉｌ－ｃｌｉｍｂｉｎｇＲｏｂｏｔＲｅｌｙｉｎｇｏｎＯｂｌｉｑｕｅＴｈｒｕｓｔＸＵＣｏｎｇ，ＨＡＮＦｅｎｇ —ｌｉｎ，ＬＩＵＭａｎ —ｙｕ，ＺＡＮＧＲｕｉ－ｑｉａｎｇ，ＣＨＥＮＳｈｕａｉ
（ＣｏｌｌｅｇｅｏＪ ’ ＭｅｃｈａｎｉｃａｌａｎｄＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ＣｈａｎｇｓｈａＨｕｎａｎ４１００１２，Ｃｈｉｎａ）
ｒｏｂｏｔａｄｓｏｒｂｅｄｏｎｔｈｅｗａｌｌｂｙｍａｋｉｎｇｕｓｅｏｆｔｈｅｏｂｌｉｑｕｅｔｈｒｕｓｔｏｆｔｈｅｃｕｌｖｅｒｔｆａｎｉｓｐｕｔｆｏｒｗａｒｄ．Ａｎｄｔｈｅｍｏｄｅｌｍａｃｈｉｎｅｉｓｕｓｅｄ
摘
要：为解决爬墙机器人载重小、效率低等问题，提出了一种利用涵道风扇的斜推力使机器人吸附在墙面的爬墙原
理，并制作了一款样机验证原理的可行性。这种爬墙机器人的风扇推力与墙面之间有一个夹角，将推力分解成沿墙面竖直向上的分力和垂直于墙面的附着力。机器人依靠风扇向上的分力和因附着力产生的摩擦力的合力而停附在墙面。通过实验，机器人停附在墙面上所需推力小于自身重力，推力的利用率高。
ｔｏｔｅｓｔａｎｄｖｅｒｉｆｙｔｈｅｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｏｆｔｈｅｔｈｅｏｒｙ．ＴｈｅｒｅｉｓａｎｉｎｃｌｕｄｅｄａｎｇｌｅｂｅｔｗｅｅｎｔｈｅｆａｎＳｔｈｒｕｓｔａｎｄｗａｌｌｓｐａｃｅ．Ｓｏｔｈｅｔｈｒｕｓｔ
ｃａｎｂｅｄｉｖｉｄｅｄｉｎｔｏｔｗｏｐａｒｔｓ：ｔｈｅｕｐｗａｒｄｃｏｍｐｏｎｅｎｔｆｏｒｃｅａｌｏｎｇｔｈｅｗａｌｌａｎｄｔｈｅａｄｈｅｓｉｖｅｆｏｒｃｅｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｔｏｔｈｅｗａｌｌ，ａｎｄｔｈｅｎｔｈｅｆｏｒｍｅｒｏｕｅａｎｄｔｈｅｆｒｉｃｔｉｏｎｆｏｒｃｅｃａｕｓｅｄｂｙｔｈｅｌａｔｔｅｒｏｎｅｗｉｌｌｂｅｃｏｍｐｏｓｅｄｔｏｍａｋｅｔｈｅｒｏｂｏｔｏｎｔｈｅｗａｌ１．Ｔｈｅｃｏｎｃｌｕ— ｓｉｏｎｃａｎｂｅｒｅａｃｈｅｄｂｙｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｒｅｓｅａｒｃｈｔｈａｔｗｈｅｎｔｈｅｔｈｒｕｓｔｋｅｅｐｉｎｇｔｈｅｒｏｂｏｔｏｎｔｈｅｗａｌｌｉｓｌｅｓｓｔｈａｎｉｔｓｏｗｎｇｒａｖｉｔｙ．ｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｔｈｅｔｈｒｕｓｔｉｓｂｅｔｔｅｒ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗａｌｌ —ｃｌｉｍｂｉｎｇｒｏｂｏｔ；ｃｕｌｖｅ￣ｆａｎ；ｏｂｌｉｑｕｅｔｈｒｕｓｔ；ａｄｓｏｒｂ