一种新型爬壁机器人的研究.pdf

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1、2014年11月机床与液压NOV．2014第42卷第21期MACHINETO0L＆HYDRAUUCSVo1．42No．2lDOI：10．3969／j．issn．1001—3881．2014．21．021一种新型爬壁机器人的研究张捷，袁祖强，吴航(1．南通理工学院机电工程学院，江苏南通226002；2．南京工业大学机械与动力工程学院，江苏南京211816)摘要：提出一种新型永磁吸附式爬壁机器人，采用三角形车身结构，两个三角履带前轮和一个万向后轮，适用于压力容器的圆柱形或球形壁面。利用Pro／E软件建立实体模型，将数据导入ADAMS软件

2、中，并对其建立约束、定义材料属性和接触、添加驱动等完成动力学模型建立。以6m／min的速度进行半径2m的圆柱面爬行仿真和爬越5mm余高焊缝仿真，并与传统四轮式机器人对比。仿真结果表明，该爬壁机器人可有效适应圆柱形壁面，与壁面贴合可靠，同时爬越焊缝时可大大减小冲击和振动。关键词：爬壁机器人；三角履带轮；永磁吸附；ADAMS；虚拟仿真中图分类号：TP242；TP24文献标识码：A文章编号：1001—3881(2014)21—080—4ResearchonaNewWall-climbingRobotZHANGJie，YUANZuqiang

3、，WUHang(1．CollegeofMechanical&ElectricalEngineering，NantongPolytechnicCollege，NantongJiangsu226002，China；2．CollegeofMechanicalandPowerEngineering，NanjingTECHUniversity，NanjingJiangsu211816，China)Abstract：Anewwall—climbingrobotofpermanentmagneticadsorptionispresented．At

4、riangularbodystructurewasincludedinusingwithtwotriangularpedrailwheelsandauniversalwheel，whichwassuitableforcylindricalorsphericalwallofpressurevesse1．ThesolidmodelwasestablishedbyusingPro／Esoftware，thanimporteddataintoADAMSsoftware．Thenitsconstraintswerecreated，andthe

5、materialpropertiesandthecontact，andaddingdrivingforceandetc．weredefinedtoestablishdynamicsmode1．Thetwomovementpatternsweresimulatedasmovingonacylinderwitharadiusof2mandcrossingovertheweldinglineabove5mmhighatthespeedof6m／min，andwerecomparedwiththetraditionalfour—wheele

6、drobot．Simulationresuhsprovethatthewall—climbingro—hotcaneffectivelyadapttothecylindricalwall，reliablyabsorbtowallsurface，anddramaticallyreducetheshockandvibrationwhileclimbingoverweldingline．Keywords：Wall—climbingrobot；Triangularpedrailwheel；Permanentmagneticadsorptio

7、n；ADAMS；Virtualsimulation0前言航和上海交大也相继开始研究，并取得相应成果。爬壁机器人是特种机器人的一种，能够在垂直壁从国内外研究现状来看，爬壁机器人主要具有壁面、球面等场合攀爬行走，并搭载相应的设备，实现面吸附和壁面移动两大功能，根据这两大功能可对爬壁面的清洗、探伤、管道敷设、油漆等多种功能。近壁机器人进行分类，按照吸附方式爬壁机器人可分为：年来在石化工业对圆柱形或球形压力容器的内外壁面(1)真空吸附爬壁机器人。此类机器人一般进行检查、喷漆防腐等方面应用逐渐增多。带有一个或几个负压吸盘，在吸盘内部产生一定的

8、真国外爬壁机器人发展较早，早在20世纪60年空度从而能够吸附于壁面上，其结构简单，允许吸盘代，日本就研究出了世界上首台爬壁机器人样机⋯。气体少量泄露，但无断电延续性，断电后易失去吸随后德国、以色列等国家也相继开始爬壁机器人的研力，且避