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水下爬壁机器人腿部机构设计与分析 被引量:2
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作者 杨旭 李露 +2 位作者 苑明海 车航 曹凯 《机械设计》 北大核心 2025年第2期23-31,共9页
作业型水下爬壁机器人受水流阻力影响,要求运动平稳,作业时重心波动范围小。文中提出一种水下四足式爬壁机器人的设计方案,基于切比雪夫机构设计了一种双曲柄复合连杆式仿生腿爬行机构,分析了水下爬壁机器人的移动需求,采用轨迹圆滑,且... 作业型水下爬壁机器人受水流阻力影响,要求运动平稳,作业时重心波动范围小。文中提出一种水下四足式爬壁机器人的设计方案,基于切比雪夫机构设计了一种双曲柄复合连杆式仿生腿爬行机构,分析了水下爬壁机器人的移动需求,采用轨迹圆滑,且支撑相为直线的一种组合曲线作为机器人足端运动轨迹。以预期规划轨迹复现为优化目标,基于GA算法和fmincon函数内点法计算得到腿部连杆的最优尺寸参数。通过虚拟样机仿真分析机器人速度和加速度等运动性能。最后,搭建腿部机构试验平台,实测结果表明,足端轨迹实现和机器人移动时重心波动性达到设计需求。 展开更多
关键词 水下四足式爬壁机器人 腿部机构 轨迹规划 复合连杆机构 重心波动性
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四足爬壁机器人的管道内周向自适应爬行研究
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作者 蔡蒂 程思敏 +1 位作者 吴凌峰 张铁 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第6期308-313,共6页
为提高四足爬壁机器人在不同半径的管道内周向爬行的能力,这篇论文基于机器人机构,规划一种蠕动爬行方式的周向爬行静步态,并针对足端与壁面贴附较差的问题,基于惯性测量单元数据和关节状态数据,提出一种考虑管道半径变化和重力变化的... 为提高四足爬壁机器人在不同半径的管道内周向爬行的能力,这篇论文基于机器人机构,规划一种蠕动爬行方式的周向爬行静步态,并针对足端与壁面贴附较差的问题,基于惯性测量单元数据和关节状态数据,提出一种考虑管道半径变化和重力变化的管道内静步态自适应调整方法。在所搭建的四足爬壁机器人上进行不同半径管道内壁周向爬行实验,实验结果表明机器人能够在不同半径的管道内实现稳定周向爬行,验证了所提出的管道内周向自适应爬行方法的可行性。 展开更多
关键词 机器人 周向 静步态自适应调整
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管道内壁四足爬壁机器人的运动学与步态规划 被引量:11
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作者 李琳 薛泽浩 +1 位作者 蔡蒂 张铁 《浙江大学学报(工学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期2286-2297,共12页
研究用于检测气体绝缘金属封闭开关(GIS)内部的负压吸附管道内壁四足爬壁机器人.分别对机器人的腿部和机身进行运动学分析,采用改进的牛顿迭代法解决机身正运动学求解困难的问题.对机器人沿管道轴向和圆周方向的爬壁运动进行步态规划,... 研究用于检测气体绝缘金属封闭开关(GIS)内部的负压吸附管道内壁四足爬壁机器人.分别对机器人的腿部和机身进行运动学分析,采用改进的牛顿迭代法解决机身正运动学求解困难的问题.对机器人沿管道轴向和圆周方向的爬壁运动进行步态规划,提出运动过程零冲击的轨迹规划方法.使用Adams进行运动仿真,并在四足爬壁机器人样机上进行水平和垂直管道的全方位爬壁实验.结果表明:机器人的运动轨迹与所规划的步态一致,运动过程中速度与加速度无突变,运动平稳,无明显冲击,运动学模型的正确性和所规划步态的合理性得到验证.在GIS管道的实际检测应用中,实现机器人在不同工况下的平稳爬壁运动与检测. 展开更多
关键词 管道机器人 机器人 运动学 步态分析 轨迹规划
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基于半解析法的四足爬壁机器人关节扭矩估算 被引量:1
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作者 张铁 吴凌峰 +1 位作者 赖乙宗 蔡蒂 《机床与液压》 北大核心 2021年第17期1-8,共8页
四足爬壁机器人的足端力和关节扭矩是机器人吸附力设计和关节电机选型的重要依据。在考虑重力和吸附姿态变化的情况下,利用有限元分析足端力和关节扭矩需要重复画网格和仿真分析,工作量较大。结合运动学、静力学和有限元分析提出一种简... 四足爬壁机器人的足端力和关节扭矩是机器人吸附力设计和关节电机选型的重要依据。在考虑重力和吸附姿态变化的情况下,利用有限元分析足端力和关节扭矩需要重复画网格和仿真分析,工作量较大。结合运动学、静力学和有限元分析提出一种简单且统一的半解析方法估算不同吸附姿态下四足爬壁机器人的足端力和关节扭矩。算例中利用半解析法计算得到84组数据并分析得到不同姿态下最大足端力和最大关节扭矩的变化规律,基于算例结果完成了机器人的吸附力设计和关节电机选型,最后实验测量了不同姿态下机器人的关节扭矩最大值。实验结果表明:机器人吸附力设计和关节选型合理,半解析法计算的最大关节扭矩误差小于8.86%。 展开更多
关键词 机器人 关节扭矩 半解析方法 并联超静定结构 运动静力学
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轮足式爬壁机器人的磁吸附结构设计与优化 被引量:10
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作者 赵金亮 张小俊 +1 位作者 吴亚淇 谢必成 《科学技术与工程》 北大核心 2022年第16期6585-6591,共7页
近年来,随着中国劳动力成本的不断上涨,机器人协助或代替人工作业已受到越来越多人的关注。通过开发爬壁特种机器人,可以减少对自然环境造成的污染,降低工作风险和强度,提高劳动效率。然而,在大型金属立面维护机器人作业过程中,永磁吸... 近年来,随着中国劳动力成本的不断上涨,机器人协助或代替人工作业已受到越来越多人的关注。通过开发爬壁特种机器人,可以减少对自然环境造成的污染,降低工作风险和强度,提高劳动效率。然而,在大型金属立面维护机器人作业过程中,永磁吸附会影响机器人的越障灵活性,提高越障灵活性变得尤为重要。针对一种具有越障能力的三段式轮足爬壁机器人本体模型,设计了一种体积小、单位磁能积大、磁铁-轭铁-磁铁交叉排布且能够在机器人越障时提供可靠吸附力的复合式变磁力吸附模块。通过设定优化函数对复合式变磁力吸附模块的各项参数进行逐级优化设计,包括复合式变磁力吸附模块与壁面间距、复合式变磁力吸附模块上部轭铁厚度及磁铁厚度、复合式变磁力吸附模块磁铁间隙轭铁厚度、磁铁宽度及间隙数,从而得到详细的复合式变磁力吸附模块模型,以132 mm(长)×212 mm(宽)×39 mm(高)的体积就满足了机器人越障状态下单组复合式变磁力吸附模块所需提供的3200 N吸附力。 展开更多
关键词 机器人 越障 复合变磁力吸附 结构设计 参数优化
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面向空间非合作航天器的空间爬壁机器人方案 被引量:2
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作者 肖燕妮 丁永锋 +2 位作者 张玉良 李龙 侯绪研 《载人航天》 CSCD 北大核心 2019年第2期218-222,共5页
针对空间非合作目标追踪附着任务的隐蔽性、无统一接口和低冲击着陆等特点,提出了一种基于粘附机理的微小型空间爬壁机器人的方案。考虑空间环境特性、附着目标表面特征等因素,确定了仿昆虫多足弹性多腿结合仿壁虎脚底刚毛干性粘合剂的... 针对空间非合作目标追踪附着任务的隐蔽性、无统一接口和低冲击着陆等特点,提出了一种基于粘附机理的微小型空间爬壁机器人的方案。考虑空间环境特性、附着目标表面特征等因素,确定了仿昆虫多足弹性多腿结合仿壁虎脚底刚毛干性粘合剂的总体构型,完成了足底刚毛结构微阵列参数的设计与刻蚀,设计了缓冲吸能部件,规划了步行和翻转的两种步态。原理样机验证表明方案可行,可为后续在轨非合作接近任务中微小型机器人的行为规划提供理论支持。 展开更多
关键词 非合作航天器 机器人 粘附
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