《爬壁機(jī)器人研究現(xiàn)狀調(diào)查》由會(huì)員分享,可在線閱讀,更多相關(guān)《爬壁機(jī)器人研究現(xiàn)狀調(diào)查(6頁(yè)珍藏版)》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。
1、- 教育精選
爬壁檢測(cè)移動(dòng)機(jī)器人研究現(xiàn)狀調(diào)查
1. 研究的背景及其意義
隨著社會(huì)不斷進(jìn)步和科技不斷發(fā)展,摩天大樓已成為現(xiàn)代
都市不可缺少的重要組成部分。 人們?cè)谙硎芨邩谴髲B帶來(lái)的好處
的同時(shí)也不得不面臨由此而帶來(lái)的諸多難題, 如高層建筑物立面
的施工建設(shè)質(zhì)量,維護(hù)以及安全監(jiān)測(cè)等問題。
傳統(tǒng)方法只有通過靠搭腳手架或采用吊籃等人工目測(cè)方法
進(jìn)行檢測(cè),檢測(cè)精度低,檢測(cè)過程十分危險(xiǎn),效率不高且成本較
高, 因此越來(lái)越多的研究人員將研究重點(diǎn)集中到建筑爬壁檢測(cè)機(jī)
器人的研究開發(fā)上。
爬壁機(jī)器人作為一種能夠用于極限作業(yè)的特種機(jī)器人,可
以替代人類在高空垂直立面位置作業(yè)。 現(xiàn)在爬壁
2、機(jī)器人已經(jīng)在多
個(gè)行業(yè)尤其是建筑行業(yè),消防,核工業(yè),石油化工業(yè)和制造業(yè)等
得到了極為廣泛的應(yīng)用。 爬壁檢測(cè)機(jī)器人是在爬壁機(jī)器人的基礎(chǔ)
上進(jìn)行研究開發(fā)的, 是爬壁機(jī)器人在實(shí)際應(yīng)用中的主演衍生產(chǎn)物
之一。
爬壁檢測(cè)機(jī)器人將極大提高建筑物檢測(cè)水平,提高工人在
危險(xiǎn)環(huán)境下作業(yè)的安全性, 降低高空作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn), 提高勞動(dòng)工作
的效率并帶來(lái)一定的社會(huì)及經(jīng)濟(jì)效益。
2. 爬壁機(jī)器人的分類
現(xiàn)有的爬壁機(jī)器人主要根據(jù)吸附功能和移動(dòng)功能進(jìn)行
分類:
可編輯
( 1) .根據(jù)吸附方式進(jìn)行分類
爬壁機(jī)器人主要可以分為真空吸附式, 磁吸附式
和推力吸附式三種。
真空吸附是通過真空泵使吸盤
3、內(nèi)腔產(chǎn)生負(fù)壓, 通過負(fù)
壓使機(jī)器人緊緊貼在立面上,優(yōu)點(diǎn)是不受壁面材料限制,
容易控制,適應(yīng)范圍廣; 缺點(diǎn)是如果建筑立面不夠光滑或
存在凹凸時(shí),容易使吸盤漏氣造成機(jī)器人吸附能力降低。
磁吸附式首先要保證建筑立面是導(dǎo)磁材料,優(yōu)點(diǎn)是結(jié)
構(gòu)簡(jiǎn)單吸附能力強(qiáng),能夠適應(yīng)比較粗糙的建筑立面,而且
不會(huì)出現(xiàn)真空漏氣現(xiàn)象;缺點(diǎn)是只能用于導(dǎo)磁壁面而且斷
電失穩(wěn)。
推力吸附采用螺旋槳或涵道風(fēng)扇產(chǎn)生的推力使機(jī)器人
貼附在立面上。優(yōu)點(diǎn)是吸附力大小容易控制,越過障礙物
的能力比較強(qiáng);缺點(diǎn)是穩(wěn)定性較差不易保持精度。
( 2)根據(jù)移動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類
爬壁機(jī)器人主要可以分為車輪式,腳足式,履帶式,
軌道式
4、等類型。
車輪式機(jī)器人通過電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪移動(dòng),優(yōu)點(diǎn)是控制簡(jiǎn)
單靈活,速度較快,但要求壁面必須平坦,而且車輪式機(jī)
器人的避障能力差。
履帶式機(jī)器人優(yōu)點(diǎn)是接觸面積大,對(duì)各種建筑立面的
適應(yīng)能力強(qiáng);缺點(diǎn)是靈活性較差不易轉(zhuǎn)彎。
腳足式通過多個(gè)腳反復(fù)吸附與脫落進(jìn)行移動(dòng),越障能
力和負(fù)載能力強(qiáng),但移動(dòng)速度慢,控制難度大。
軌道式機(jī)器人控制簡(jiǎn)單,可靠性強(qiáng), 但是靈活性較差。
3. 爬壁式機(jī)器人的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
( 1 ) 爬壁式機(jī)器人的國(guó)外研究現(xiàn)狀
國(guó)際上,日本是研究開發(fā)爬壁機(jī)器人較早且技術(shù)領(lǐng)
先的國(guó)家之一。 1966年,日本西亮講師研制出世界上第
一臺(tái)垂直壁面移動(dòng)機(jī)器人的原理樣機(jī);
5、 1975年研制成功
一種單吸盤吸附結(jié)構(gòu)的壁面爬行機(jī)器人;
1984年,日本成功設(shè)計(jì)了一種足式磁吸附壁面移動(dòng)
機(jī)器人;到 20世紀(jì) 80年代末期,爬壁機(jī)器人已經(jīng)開始
在生產(chǎn)中得到實(shí)際運(yùn)用; 1990年之后,日本相繼成功設(shè)
計(jì)了各種爬壁移動(dòng)機(jī)器人。
在爬壁機(jī)器人方面, 美國(guó)也是開展較早的國(guó)家之一。
1990年,卡耐基梅隆大學(xué)開發(fā)了一種壁面移動(dòng)機(jī)器人,
并且在機(jī)器人身上首次運(yùn)用是十字構(gòu)架型結(jié)構(gòu); 近年來(lái),
美國(guó)斯坦福大學(xué)研制成功了一種具有粘性腳足的壁虎狀
機(jī)器人“粘人”,運(yùn)用了仿生學(xué)原理,為將來(lái)爬壁機(jī)器
人在太空運(yùn)用提供了可能性;后來(lái),美國(guó)又設(shè)計(jì)研制了
一種名為 C-Bot
6、 的壁面爬行機(jī)器人,用于建筑物狀況的
檢測(cè);2008年,美國(guó)設(shè)計(jì)開發(fā)了 Capuchin,它為機(jī)器人將 來(lái)在火星探索提供了良好的保證。
隨著機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展,越來(lái)越多的國(guó)家加入
機(jī)器人的研制開發(fā)中。
( 2)爬壁機(jī)器人的國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
國(guó)內(nèi)爬壁機(jī)器人相對(duì)與國(guó)外而言, 開展時(shí)間較晚, 不過
技術(shù)進(jìn)步也很快。
20 世紀(jì) 90 年代初,哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所
成功設(shè)計(jì)研制了我國(guó)第一臺(tái)爬壁機(jī)器人,用于檢測(cè)放射
性廢液儲(chǔ)存罐 ;1994年,該所成功研制了 CLR-II 型壁面
清洗爬壁機(jī)器人; 1997年,該所研制出了一種用于電站
鍋爐停爐檢修的履帶式磁吸附壁面移動(dòng)機(jī)器人;
7、 2000年,
該所成功開發(fā)了“藍(lán)色超人”壁面清洗機(jī)器人并投入使
用; 成為國(guó)內(nèi)首個(gè)正式投入生產(chǎn)使用的壁面清洗機(jī)器人;
2007年,該所成功設(shè)計(jì)研制了一種專門用于反恐領(lǐng)域的
爬壁機(jī)器人。
從 1996 年起, 北京航空航天大學(xué)成功研制了壁虎系
列爬壁機(jī)器人; 1998年, 該校又成功開發(fā)了一種名為“藍(lán)
天潔寶”的新型擦窗機(jī)器人; 2002年,該所又設(shè)計(jì)開發(fā)
生產(chǎn)了“藍(lán)天潔士”玻璃幕墻清洗機(jī)器人。
爬壁機(jī)器人未來(lái)展望
隨著電子技術(shù)發(fā)展, 未來(lái)爬壁移動(dòng)機(jī)器人的控制系
統(tǒng)將呈現(xiàn)集成度高, 控制精確靈活, 智能化程度高的特
點(diǎn); 機(jī)械結(jié)構(gòu)系統(tǒng)將隨著新能源的發(fā)展和新型傳動(dòng)裝置
的設(shè)計(jì)而發(fā)生改變:質(zhì)量變輕,負(fù)載能力加強(qiáng),移動(dòng)速
度加快; 新型材料的運(yùn)用將改變爬壁移動(dòng)機(jī)器人的吸附
方式;新型傳感器則可能使機(jī)器人的智能程度提高等。
伴隨爬壁機(jī)器人自身改變的可能還有爬壁移動(dòng)機(jī)
器人用途的改變, 未來(lái)的高智能的爬壁機(jī)器人可能用于
高樓大橋救助企圖跳樓輕生者,船體,建筑物,空間站
等的自我檢測(cè)修復(fù), 進(jìn)入核電站進(jìn)行檢修救援等, 可以
想象, 將來(lái)的爬壁移動(dòng)機(jī)器人會(huì)成為名副趨勢(shì)的“蜘蛛
俠”!