一种仿壁虎机器人吸盘组设计与抗倾覆能力分析.pdf

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1、2012年9月机床与液压Sep．2012第40卷第17期MACHINETOOL&HYDRAULICSVo1．40No．17DOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2012．17．022一种仿壁虎机器人吸盘组设计与抗倾覆能力分析段军，孙树栋，曹飞祥(西北工业大学机电学院，陕西西安710072)摘要：对一种仿壁虎机器人的吸盘组进行了设计与研究。描述了机器人机构的构型及结构特点，并设计了一种基于自封闭式真空吸盘的吸盘组提高了吸附性能，给出了吸盘组几种典型的排布方式，通过对吸盘组抗倾覆能力的分析，确定了机器人吸盘组的排布方式。关键词：仿壁虎机器人；自封

2、闭式真空吸盘；吸盘组；抗倾覆矩中图分类号：TP242文献标识码：A文章编号：1001—3881(2012)17—076—3DesignandAnti-overturningCapabilityAnalysisofaGeckoInspiredRobot’SSuckerGroupDUANJun，SUNShudong，CAOFeixiang(SchoolofMechanicalEngineering，NorthwesternPolytechnicalUniversity，Xi’anShaanxi710072，China)Abstract：Asuckergroupofg

3、eckoinspiredrobotwasdesignedandstudied．Itsconfigurationandstructurecharacteristicswereintroduced．Asuckergroupwasdesignedbasedonself-enclosedvacuumsuctioncupstoimprovethecapabilityoftheadsorption．Meanwhile，severaltypicalarrangementsofsuckergroupwereproposed．Finally，anarrangementofsuct

4、ioncupisproposedbythea—nalysisofanti—overturningcapabilityofsuckergroup．Keywords：Geckoinspiredrobot；Self-enclosedvacuumsuctioncup；Suckergroup；Anti—overturningmoment攀爬机器人是极限作业机器人的一个重要分支，仿壁虎机器人属于一种四足运动方式的仿生攀爬可以克服重力作用在一定倾斜度、垂直或倒立的壁面机器人，与其他方式的攀爬机器人相比有很大的优上附着爬行，并能携带工具完成一定的作业任务。攀势：爬机器人在民用、

5、军事、航天上具有广泛的用途，在(1)与轮式或履带式攀爬机器人相比，其优点民用领域，攀爬机器人被用来清洗大厦外壁墙面和玻一是对壁面的适应能力强，能够在不规则的壁面上行璃、检测核密封罐、对船体的除锈与喷走。二是运动灵活性大，仿壁虎足式机器人有多个自涂j、火灾救助等；在军事反恐领域，攀爬机器人由度，即使在高低不平或圆形的壁面上，仍可以平稳可用来进行侦察等；在航空航天领域，攀爬机器人可度过。用来进行舱外维修等。(2)在足式攀爬机器人中，壁虎的肢数量比较攀爬机器人按照仿生方式可以分为仿生攀爬机器少，容易设计和控制。人和普通攀爬机器人，也可以按吸附方式和移动方式作者设计了一

6、种仿壁虎攀爬机器人，采用具有弹分类。按吸附方式分类主要有磁吸附、负压吸性阻尼环节的平面四连杆闭环腿部机构，缓冲了机器附、攀援式吸附和干性黏合剂吸附；按移动人在运动过程中产生的内力和振动、提高了腿部的刚方式分为车轮式、履带式、足式和轨道式等。目前大度；采用主动尾部结构，通过控制电机转角来调节机多数的攀爬机器人为轮式或履带式，这两种方式的机器人接触力的分布，使机器人处于一个比较稳定的状器人控制简单、速度较快，但其越障能力和灵活性态；吸附系统采用吸盘组以提高吸附性能，文中给出差，只适应在比较平坦的壁面运动。足式机器人的立了几种典型的吸盘组排布方式，并通过对吸盘组抗倾足

7、点是离散的，越障能力和地形适应能力强，可以相覆力矩的研究，确定了机器人吸盘组的排布方式，同对较容易地跨过较大的障碍(如沟、坎等)及实现时，设计出一款自封闭式真空吸盘，不仅使吸盘组中多壁面的过渡，但其移动速度慢、控制比较复杂。各个吸盘具有独立的工作能力而且能对壁面有较好的收稿日期：2011—08—05基金项目：西北工业大学创业种子基金资助项目(Z2011059)作者简介：段军(1986一)，男，硕士，研究领域为仿生机人。E—mail：nwpuduan@163．com。第17期段军等：一种仿壁虎机器人吸盘组设计与抗倾覆能力分析·77．适应性，从而提高了系统的整体性能

8、。管圆形1机器人机构设计