粗糙建筑壁面仿生爬行机器人结构设计与分析

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建筑壁面作业通常由人工搭乘吊篮完成,工作环境恶劣,安全性差,容易发生安全事故。先进的机器人能够代替工人完成高危作业,提高效率,降低危险性。目前研究的建筑壁面爬行机器人主要是针对玻璃幕墙等光滑壁面,对适应烧结砖、沙粒墙等粗糙的建筑壁面的则研究较少,使机器人在建筑壁面上的作业应用范围受到限制。因此,研究一种能够适应粗糙建筑壁面的爬壁机器人具有十分重要的意义。  本文在结合国内外建筑壁面爬行机器人技术的发展现状和总结其性能优劣的基础上,针对爬壁机器人的工作环境及功能要求,对昆虫的附着原理进行了研究。基于仿生原理设计了一种粗糙建筑壁面爬行机器人的机械结构,提出了爪刺和吸盘相结合的附着方式,设计了基于切比雪夫连杆机构的移动腿,实现了在粗糙的建筑壁面上的吸附,并能跨越一定障碍。  分析了仿生粗糙建筑壁面爬行机器人的安全影响因素,并进行了安全性分析。在 ADAMS/View仿真环境中建立粗糙建筑壁面爬行机器人的虚拟样机,并对机器人的移动进行了运动仿真分析,验证了机器人移动的合理性。在此基础上,制作了吸盘-爪刺复合式附着足的物理样机,进行吸附性能实验测试,并将实验数据与设计目标进行对比,验证了吸附方式的合理性。  本文研究的粗糙建筑壁面爬行机器人能够可靠附着于粗糙建筑壁面上。为机器人的附着结构设计提供了新的思路,并为爬壁机器人真正运用于实际工作奠定了理论基础。
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