履带吸盘式爬壁机器人结构原理的研究与开发

履带吸盘式爬壁机器人结构原理的研究与开发

学士学位论文 论文题目：履带吸盘式爬壁机器人结构原理的 研究与开发

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学院：专业：机械设计制造及其自动化年级：

注：设计（论文）成绩=指导教师评定成绩（30%）

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目录

摘要................................................................ I Abstract .......................................................... III 第1章绪论 (1)

1.1 爬壁机器人结构原理研究与开发的价值 (1)

1.2 爬壁机器人结构原理研究与开发的现状及趋势 (2)

1.2.1 爬壁机器人结构原理研究的现状 (2)

1.2.2 爬壁机器人结构原理研究的发展趋势 (3)

1.3 几种爬壁机器人结构原理分析与对比 (4)

1.3.1 车轮式磁吸附爬壁机器人 (5)

1.3.2 多吸盘单链爬壁机器人Cleanbot – IV (6)

1.3.3 履带式磁吸附爬壁机器人 (6)

1.4 履带吸盘式爬壁机器人结构原理的研究特色与价值 (7)

1.4.1 履带吸盘式爬壁机器人结构原理的研究特色 (8)

1.4.2 履带吸盘式爬壁机器人结构原理的研究价值 (8)

1.5本章小结 (9)

第2章履带吸盘式爬壁机器人结构方案研究 (11)

2.1 履带吸盘式爬壁机器人的功能要求 (11)

2.1.1 爬壁机器人的工作过程 (11)

2.1.2 爬壁机器人的基本功能 (11)

2.1.3 爬壁机器人的主要设计参数 (12)

2.2 爬壁机器人移动机构方案设计 (13)

2.2.1 履带的结构形式 (13)

2.2.2 履带与履带轮的联结 (14)

2.2.3 履带吸盘式爬壁机器人壁面适应能力分析 (15)

2.3 爬壁机器人吸附机构方案设计 (17)

2.3.1 吸盘式吸附机构方案设计 (18)

2.3.2 吸盘机构设计 (19)

2.3.3 吸盘式爬壁机器人吸附安全性研究 (20)

2.4 机器人气动回路方案设计 (24)

2.4.1 配气盘结构设计 (24)

2.4.2 吸盘气动回路设计 (25)

2.5 本章小结 (26)

第3章履带吸盘式爬壁机器人结构的开发与论证 (27)

3.1 爬壁机器人吸附结构的设计与论证 (27)

3.1.1 爬壁机器人吸附结构的设计 (27)

3.1.2 爬壁机器人吸附结构的论证 (29)

3.2 爬壁机器人行走机构的设计与论证 (31)

3.2.1 爬壁机器人行走机构的设计 (31)

3.2.2 爬壁机器人行走机构的论证 (32)

3.3 爬壁机器人车体的设计与论证 (35)

3.3.1 爬壁机器人车体的设计 (35)

3.3.2 爬壁机器人车体的论证 (36)

3.4 本章小结 (38)

第4章履带吸盘式爬壁机器人附属部件开发与设计 (37)

4.1 背仓部件开发与设计 (37)

4.2 清洁壁面部件开发与设计 (37)

4.3 传递消防水管部件开发与设计 (38)

4.4 控制系统部件开发与设计 (39)

4.5 本章小结 (40)

第5章结论与展望 (41)

参考文献 (43)

注释 (45)

谢辞 (47)

译文与原文 (49)

汉语译文 (49)

英语原文 (57)

摘要

随着科技的进步，工业机器人在各个领域得到了广泛地运用。其中，爬壁机器人以其在核工业、建筑、消防等行业的突出优点越来越受到人们的关注。

本文在详述国内外爬壁机器人研究现状的基础上，对各种现有爬壁机器人结构原理进行了分析、对比与评价，对履带吸盘式爬壁机器人的结构原理进行了深入地研究与开发，并对一些关键部分进行了设计计算。

本课题研究的履带吸盘式爬壁机器人采用履带式移动方式，双履带和车体构成机器人的基本框架；真空吸盘式吸附方式加以完善的配气系统，可为机器人提供足够的吸附力。在地面操作人员的遥控下，爬壁机器人能够在玻璃等特定壁面上完成清洁壁面、传递救援物资等任务。

履带吸盘式结构是现有爬壁机器人结构样式的优化组合，它克服了现有爬壁机器人结构上的缺点与不足，提高了爬壁机器人的实用性能；因此本课题的研究具有较高的科研价值和经济价值。

关键词爬壁机器人；履带；吸盘；结构原理

Abstract

Abstract

With the development of technology, industrial robots have been used in various fields. Among these, wall-climbing robot with its outstanding advantages in areas of nuclear industry, construction and firefighting has being gotten more and more attention.

On the base of summarizing the research on wall-climbing robots domestic and overseas, this paper evaluates structure theory of some existing wall-climbing robots, studies the structure theory of tracked sucker wall-climbing robot and checks some key components as well.

The track moving mode is chosen in the tracked sucker wall-climbing robots, which are study in this subject, this component build up the basis frame of this kind of robots. Vacuum sucker, with perfect distribution system, can offer enough adsorption force to keep the robot working on vertical wall. Under the remote control of operator on the ground, wall-climbing robot can complete the tasks just like cleaning glass and transferring rescue goods on particular wall.

Tracked sucker-type structure is the optimization and combination of existing wall- -climbing robot structure types, it also overcomes some shortages of them. This structure type improves the practical performance of wall-climbing robots, therefore, the research subject has high scientific value and economic value.

Keyword wall-climbing robot ; track ; sucker ; structure theory