飞行爬壁桥梁检测机器人的翼间气动干扰分析

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作者 王正杰 刘朝涛 王鑫鑫 《科学技术与工程》 北大核心 2024年第11期4583-4590,共8页

为满足飞行爬壁桥梁检测机器人的功能特点,结构上,飞行爬壁机器人在飞行状态下时,四个旋翼不在同一平面而是处于一种纵列式排列。针对这种纵列式旋翼间存在的复杂气动干扰,先对单旋翼流场进行计算流体动力学(computational fluid dynami... 为满足飞行爬壁桥梁检测机器人的功能特点,结构上,飞行爬壁机器人在飞行状态下时,四个旋翼不在同一平面而是处于一种纵列式排列。针对这种纵列式旋翼间存在的复杂气动干扰,先对单旋翼流场进行计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)仿真并验证其可靠性。在此基础上分别对纵列式双旋翼在不同横间距、不同纵间距、不同转速的情况下进行气动仿真。然后根据仿真结果进行分析,得到横纵间距以及转速对前后旋翼以及整个系统的气动特性影响。仿真结果表明:横间距对纵列式旋翼间的气动干扰较大,而轴向间距相对较小,干扰程度与转速相关。可见本文结论可为飞行爬壁机器人的旋翼布局、转速、可行性等提供依据。 展开更多

关键词 飞行爬壁桥梁检测机器人 纵列式 计算流体动力学(CFD) 气动干扰 流体仿真

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搭载磁检测装置的爬壁机器人系统设计 被引量：1

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作者 胡博 邹子龙 +2 位作者 石文泽 陈宇 邱发生 《实验室研究与探索》 北大核心 2025年第2期57-61,共5页

为了实现高空壁面金属构件的自动化无损检测,设计了一套搭载磁检测装置的爬壁机器人系统。采用负压吸附技术提高了机器人对不同材质表面的适应性;控制系统配备了软件开发工具包接口,允许开发者根据特定应用场景进行二次开发。系统性能... 为了实现高空壁面金属构件的自动化无损检测,设计了一套搭载磁检测装置的爬壁机器人系统。采用负压吸附技术提高了机器人对不同材质表面的适应性;控制系统配备了软件开发工具包接口,允许开发者根据特定应用场景进行二次开发。系统性能测试结果表明,该爬壁机器人系统操作流程顺畅,各项功能完备,能够满足高空壁面无损检测的需求。 展开更多

关键词 无损检测 爬壁机器人 磁检测 系统集成

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基于模块化爬壁机器人和改进DeepLabv3+的桥墩裂缝检测研究

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作者 董绍江 尹玉柱 +1 位作者 吕振鸣 张佳伟 《重庆交通大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期115-122,共8页

针对大型混凝土桥梁桥墩结构表面裂缝存在连续性差、背景干扰大,且一般深度学习裂缝检测模型参数量大等问题,为安全、快速、准确地检测壁面裂缝,笔者提出了一种改进的轻量化DeepLabv3+裂缝分割模型与模块化爬壁机器人相结合的检测方案... 针对大型混凝土桥梁桥墩结构表面裂缝存在连续性差、背景干扰大,且一般深度学习裂缝检测模型参数量大等问题,为安全、快速、准确地检测壁面裂缝,笔者提出了一种改进的轻量化DeepLabv3+裂缝分割模型与模块化爬壁机器人相结合的检测方案。以模块化爬壁机器人为载体,通过各模块的自组式连接实现在复杂环境的爬行驱动,搭载图像采集设备进行桥墩表观病害数据采集作业;同时基于DeepLabv3+框架,通过改进部分网络结构以及添加各检测模块构,构建一种聚合多尺度信息的轻量级检测模型,并部署至上位机系统。最终检测结果表明:笔者模型在Crack-wall裂缝数据集上平均检测精度达到86.96%,相比原模型精度提升6.26%,交并比提高8.44%,召回率提高8.76%,且模型大小仅为10.613 M,具有较高检测精度以及实时检测效果,笔者所提检测方案具有可行性并成功将其应用于实际项目中。 展开更多

关键词 桥梁工程 裂缝分割 爬壁机器人 模块化设计 多尺度 实时轻量

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基于改进灰狼优化的桥梁检测爬壁机器人全覆盖路径规划 被引量：4

4

作者 黄海新 于广威 +1 位作者 程寿山 李春明 《计算机应用》 CSCD 北大核心 2024年第3期966-971,共6页

基于爬壁机器人对混凝土桥梁健康进行自动巡检是推动桥梁管养智能化的有效途径,而合理的路径规划对机器人全面获取检测数据尤为重要。针对爬壁机器人电源重量限制与巡检时能源补充困难这一工程实际问题,充分考虑主梁、高墩等桥梁构件巡... 基于爬壁机器人对混凝土桥梁健康进行自动巡检是推动桥梁管养智能化的有效途径,而合理的路径规划对机器人全面获取检测数据尤为重要。针对爬壁机器人电源重量限制与巡检时能源补充困难这一工程实际问题,充分考虑主梁、高墩等桥梁构件巡检场景,将能量消耗指标作为性能评价优化目标函数并建立相应约束条件,进而提出全覆盖路径规划评价模型。针对传统灰狼优化(GWO)算法易陷入局部最优的不足,提出一种改进的灰狼优化(IGWO)算法。IGWO算法通过K-means聚类改善了灰狼初始种群在搜索空间难以保持相对均匀分布的特性;以非线性收敛因子提高算法局部开发能力和全局搜索性能;结合粒子群算法个体优越性的思想对位置更新公式进行改进,提升算法的模型求解能力。仿真对比实验结果表明,IGWO算法相较于GWO、差分进化(DE)与遗传算法(GA)等全局优化算法,稳定性更好,能耗降低了10.2%~16.7%,迭代次数与求解时间分别减少了19.3%~36.9%和12.8%~32.3%,路径重复率降低了0.23~1.91个百分点,同时路径长度缩短1.6%~11.0%。 展开更多

关键词 灰狼优化 桥梁检测 爬壁机器人 全覆盖路径规划 能耗模型

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铁质壁面检测用振动驱动爬壁机器人的设计与实验

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作者 李建磊 唐陈伟 +1 位作者 彭禧 姚红良 《东北大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第5期690-696,720,共8页

研究并测试了一种能够在水平至竖直壁面上移动的振动驱动爬壁机器人样机,可开发用于铁质壁面结构视检等高危工作.设计了一种具有非对称刚度的弹性底板,以转子振动电机-弹簧作为致动器,基于库仑干摩擦模型,建立了振动驱动爬壁机器人的动... 研究并测试了一种能够在水平至竖直壁面上移动的振动驱动爬壁机器人样机,可开发用于铁质壁面结构视检等高危工作.设计了一种具有非对称刚度的弹性底板,以转子振动电机-弹簧作为致动器,基于库仑干摩擦模型,建立了振动驱动爬壁机器人的动力学模型.通过数值仿真研究了机器人的爬壁运动特性,分析了致动器激振频率、壁面倾角和永磁铁吸引力对机器人平均速度的影响规律.对振动驱动爬壁机器人样机进行了壁面运动实验验证.结果表明,通过合理配置永磁铁吸引力和致动器激振频率能够有效提高该机器人的平均速度,并在30°壁面和90°壁面上分别实现了10.6 mm/s和16.7 mm/s的平均爬壁速度,通过调控激振频率可实现前进与后退运动的切换. 展开更多

关键词 振动驱动 机器人样机 致动器 爬壁检测

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基于磁吸附爬壁机器人的钢箱梁表面涂层多维原位无损检测技术 被引量：1

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作者 景强 杨振波 +2 位作者 麦权想 薛磊 冯淋畅 《涂料工业》 CSCD 北大核心 2024年第S1期60-67,80,共9页

为实现钢箱梁外表面特殊复杂环境下涂层病害的智能检测、精准感知与识别,开展了机器人、多维原位无损检测技术与病害识别软件的技术集成研究,通过研制磁吸附爬壁机器人,开发高清相机模组、高光谱仪、X射线衍射检测仪等便携式检测装备和... 为实现钢箱梁外表面特殊复杂环境下涂层病害的智能检测、精准感知与识别,开展了机器人、多维原位无损检测技术与病害识别软件的技术集成研究,通过研制磁吸附爬壁机器人,开发高清相机模组、高光谱仪、X射线衍射检测仪等便携式检测装备和搭建钢结构表面病害图像识别专家决策系统,成功研制了基于磁吸附爬壁机器人的钢箱梁表面涂层病害智能检测技术。结果表明:在港珠澳大桥实桥测试中,该技术关键设施表面巡检覆盖范围为91.25%,典型缺陷智能识别率为90.3%,定位精度为7 mm,可识别线状缺陷宽度≥0.104 mm,可识别斑状缺陷面积≥0.93 mm×1.02 mm,满足了大桥钢箱梁外表面高效、准确、安全检测的迫切需求。 展开更多

关键词 涂层病害 智能检测 磁吸附爬壁机器人 桥梁

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油罐容积检测用爬壁机器人的研制 被引量：22

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作者 马培荪 陈佳品 俞翔 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1996年第11期159-164,共6页

研究一种用于检测油罐容积的爬壁机器人．该机器人用永磁铁作为磁吸盘元件，磁吸盘连接在链条上，具有一个特殊磁路以产生机器人吸附在壁上所需的磁力．设计了磁性定向转位机构和力分散机构．为满足油罐测量精度，设置了姿态和位置传感... 研究一种用于检测油罐容积的爬壁机器人．该机器人用永磁铁作为磁吸盘元件，磁吸盘连接在链条上，具有一个特殊磁路以产生机器人吸附在壁上所需的磁力．设计了磁性定向转位机构和力分散机构．为满足油罐测量精度，设置了姿态和位置传感器．机器人控制采用多层计算机，上层处理机器人管理和路径规划，下层用于爬壁机器人的姿态和运动控制． 展开更多

关键词 爬壁机器人 容积检测 磁性吸盘 油罐

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新型罐壁检测爬行机器人的行走吸附机构设计 被引量：6

8

作者 王吉岱 孔辉 +1 位作者 陈广庆 闫磊 《机械设计与制造》 北大核心 2013年第1期26-28,共3页

在研究磁路的基础上,提出了一种新型的轮式罐壁检测爬行机器人行走吸附机构,设计了新型的永磁轮,对磁路设计的合理性进行了研究和仿真分析,选择了永磁材料,并在永磁轮的基础上设计了万向永磁轮机构;设计了爬壁机器人的驱动系统,选择了... 在研究磁路的基础上,提出了一种新型的轮式罐壁检测爬行机器人行走吸附机构,设计了新型的永磁轮,对磁路设计的合理性进行了研究和仿真分析,选择了永磁材料,并在永磁轮的基础上设计了万向永磁轮机构;设计了爬壁机器人的驱动系统,选择了传动方式和关键驱动部件。制作了物理样机,对样机进行了负重能力测试,并进行了吸附能力和机动能力试验。样机的试验表明,永磁轮磁路结构设计合理,吸附力强而且稳定,行走阻力较小,机器人工作状况良好。 展开更多

关键词 爬壁机器人 永磁轮 吸附 检测

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基于双自由度万向轮机构的爬壁机器人运动状态检测 被引量：4

9

作者 郑军 邱强 +1 位作者 李鹏 潘际銮 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第3期379-382,共4页

设计了基于双自由度万向轮机构的速度测量装置,该装置由双自由度滚轮、旋转编码器、角位移传感器和水平姿态传感器等构成.机器人运动时,利用水平姿态传感器检测爬行机构的转动角速度,双自由度万向轮机构利用角度传感器测量速度方向,利... 设计了基于双自由度万向轮机构的速度测量装置,该装置由双自由度滚轮、旋转编码器、角位移传感器和水平姿态传感器等构成.机器人运动时,利用水平姿态传感器检测爬行机构的转动角速度,双自由度万向轮机构利用角度传感器测量速度方向,利用光电编码器测量速度大小,实现对机器人运动状态的测量.根据其测量结果,建立了电动机输入和控制点运动状态之间的关系,为机器精确任务操作提供了基础. 展开更多

关键词 爬壁机器人 万向轮 运动状态检测

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磁吸附检测爬壁机器人的研究 被引量：4

10

作者 姜洪源 李曙生 +2 位作者 刘淑良 潘沛霖 高学山 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1998年第2期80-84,共5页

研制了一种具有自动校准垂直检测手的磁吸附检测爬壁机器人，提高了石化企业储罐表面涂层检测测量的准确性及可靠性，并分析了其实现的机现，研制了以８９Ｃ５１单片机为核心的测控＊系统。

关键词 磁吸附 检测爬壁机器人 自动校准 垂直 检测手

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爬壁机器人双目视觉障碍检测系统 被引量：7

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作者 唐东林 游传坤 +2 位作者 丁超 龙再勇 汤炎锦 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2020年第5期765-772,共8页

针对壁面障碍物的不确定性,设计了一种爬壁机器人双目视觉障碍检测系统。具体包括搭建双目平行视觉系统,根据双目视觉理论对摄像机进行标定,获取相机标定参数;通过标定参数和极线约束对双目图像进行校正,解决图像畸变不共面问题;利用块... 针对壁面障碍物的不确定性,设计了一种爬壁机器人双目视觉障碍检测系统。具体包括搭建双目平行视觉系统,根据双目视觉理论对摄像机进行标定,获取相机标定参数;通过标定参数和极线约束对双目图像进行校正,解决图像畸变不共面问题;利用块搜索模型和相似度函数获取视差,保证视差获取的快速性与鲁棒性;最后提出一种障碍物检测算法:建立壁面检测模型约束检测范围,引入面积阈值,过滤干扰并实现障碍物提取,提出一种障碍物定位算法,通过宽度、深度与偏距三个方面对障碍物进行定位,同时,通过线性插值解决障碍物中心视差丢失问题。实验结果表明:在保证实时性的基础上,该系统能够有效检测前方障碍物且准确提取率能够达到95.9%,定位误差为4.91%,满足爬壁机器人检测要求。 展开更多

关键词 障碍物检测 双目视觉 爬壁机器人

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一种基于爬壁机器人装置的隧道检测方法 被引量：8

12

作者 陈东生 《铁道建筑》 北大核心 2017年第5期79-82,共4页

自主研发的爬壁机器人采用十字形框架式结构,利用海绵真空负压吸盘组进行吸附。该机器人走行过程中具有位姿保持和调整能力,可保障雷达电磁波信号的稳定性和可靠性。利用爬壁机器人搭载CAS-S800地质雷达对隧道进行检测,分析了隧道衬砌... 自主研发的爬壁机器人采用十字形框架式结构,利用海绵真空负压吸盘组进行吸附。该机器人走行过程中具有位姿保持和调整能力,可保障雷达电磁波信号的稳定性和可靠性。利用爬壁机器人搭载CAS-S800地质雷达对隧道进行检测,分析了隧道衬砌背后的缺陷情况,并手持地质雷达对左边墙测线进行了复核。复核结果表明:爬壁机器人搭载雷达测试的模式可靠,雷达与衬砌表面间的距离保持能力和走行过程的稳定性符合检测需求。 展开更多

关键词 铁路隧道 检测方法 试验研究 爬壁机器人 地质雷达 衬砌缺陷

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GIS内壁检测的四足爬壁机器人运动学分析 被引量：2

13

作者 张铁 吴骄任 +1 位作者 蔡蒂 吴凌峰 《组合机床与自动化加工技术》 北大核心 2021年第6期6-10,16,共6页

设计了一种用于气体绝缘金属封闭开关(GIS)内部检测的四足爬壁管道机器人,并对其进行运动学分析。为准确描述机器人在管道中的位置,提出了位姿参数的概念,并确定了机器人起始位姿;建立了机器人的单腿运动学模型,并求解得到单腿运动学正... 设计了一种用于气体绝缘金属封闭开关(GIS)内部检测的四足爬壁管道机器人,并对其进行运动学分析。为准确描述机器人在管道中的位置,提出了位姿参数的概念,并确定了机器人起始位姿;建立了机器人的单腿运动学模型,并求解得到单腿运动学正逆解;为了避免足端在运动中与壁面碰撞,分别对机器人进行直线、曲线轨迹规划和实验。实验结果证明,运动轨迹的平均体积误差分别为1.03 mm和1.14 mm,误差较小,运动学模型精度较高。 展开更多

关键词 GIS开关内壁检测 爬壁机器人 运动学 轨迹

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轮式磁吸附超声检测爬壁机器人的设计与吸附稳定性分析 被引量：18

14

作者 李杰超 曹力科 肖晓晖 《中南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期2989-2997,共9页

针对铁磁壁面缺陷检测的需求,设计一种融合超声检测功能的爬壁机器人。首先提出一种集耦合剂涂抹、超声检测和缺陷标记功能于一体的集成式检测机构,其次,设计一种含壁面打磨机构、耦合剂挤压机构的爬壁机器人,再次,针对机器人所处横向... 针对铁磁壁面缺陷检测的需求,设计一种融合超声检测功能的爬壁机器人。首先提出一种集耦合剂涂抹、超声检测和缺陷标记功能于一体的集成式检测机构,其次,设计一种含壁面打磨机构、耦合剂挤压机构的爬壁机器人,再次,针对机器人所处横向、竖直、悬壁3种工况,分析运动稳定性条件,包括吸附力条件和电机扭矩条件,为轮式磁吸附爬壁机器人的设计提供依据。研究结果表明:该机器人能够在铁磁壁面上实现移动和超声检测功能,包括壁面打磨、耦合剂涂抹、超声检测和缺陷标记。 展开更多

关键词 爬壁机器人 磁吸附 集成式超声检测机构 稳定性分析

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正交异性钢桥面板焊缝检测爬壁机器人永磁吸附关键技术研究 被引量：2

15

作者 李战斌 王海波 +1 位作者 宋伟 薛朝军 《机械设计》 CSCD 北大核心 2022年第7期10-16,共7页

正交异性钢桥面板的焊缝开裂危害巨大,目前主要由人工通过超声波检测装置对焊缝进行检测,因此设计一种可以搭载超声波焊缝检测装置的爬壁机器人来实现对焊缝的检测。通过对壁面特性研究及各种方法的综合比较分析给出爬壁机器人的总体方... 正交异性钢桥面板的焊缝开裂危害巨大,目前主要由人工通过超声波检测装置对焊缝进行检测,因此设计一种可以搭载超声波焊缝检测装置的爬壁机器人来实现对焊缝的检测。通过对壁面特性研究及各种方法的综合比较分析给出爬壁机器人的总体方案,结合方案将爬壁机器人在壁面上的吸附状态分为两种,对此进行力学分析得出对于吸附力的要求,最后通过Maxwell软件进行磁力仿真,对永磁轮的吸力进行验证,为机器人的磁轮设计和可靠行走提供理论依据。 展开更多

关键词 焊缝检测 爬壁机器人 磁力仿真 壁面过渡

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飞机蒙皮检测爬壁机器人结构设计与运动分析 被引量：4

16

作者 诸葛晶昌 曾昭鹏 +1 位作者 徐鋆 吴军 《机械科学与技术》 CSCD 北大核心 2021年第4期641-648,共8页

针对传统的飞机蒙皮检测技术效率低、工作周期长、识别率差等问题,提出了一种能够自主完成飞机蒙皮检测工作的螺旋桨推力吸附式爬壁机器人。首先,以爬壁机器人应用背景为基础,进行了机器人的机械结构设计,以履带传动作为其移动机构,设... 针对传统的飞机蒙皮检测技术效率低、工作周期长、识别率差等问题,提出了一种能够自主完成飞机蒙皮检测工作的螺旋桨推力吸附式爬壁机器人。首先,以爬壁机器人应用背景为基础,进行了机器人的机械结构设计,以履带传动作为其移动机构,设计了相应的履带变形机构,提升其自适应越障性能,并利用螺旋桨提供其反向运行吸附力;其次,分析了其爬坡运动稳定性;最后,建立了机器人的运动学模型,分析了其越障能力,论证了其应用于飞机蒙皮检测的可行性。 展开更多

关键词 飞机蒙皮检测 爬壁机器人 螺旋桨推力吸附 运动学模型

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真空吸附型爬壁机器人多路压力检测系统设计

17

作者 杨志斌 毛志伟 +1 位作者 周少玲 张华 《传感器与微系统》 CSCD 北大核心 2010年第4期78-80,共3页

针对多吸盘工作的爬壁机器人吸盘内压力的监测问题,提出了一种由单一传感器监测多路管道压力的方法。设计了可多管道接入的分时压力供给装置,在此基础上给出了这种监测系统的工作原理。说明了该系统中电机和传感器的选型与相关要求,给... 针对多吸盘工作的爬壁机器人吸盘内压力的监测问题,提出了一种由单一传感器监测多路管道压力的方法。设计了可多管道接入的分时压力供给装置,在此基础上给出了这种监测系统的工作原理。说明了该系统中电机和传感器的选型与相关要求,给出了相关的实验验证,从压力检测的一致性和检测压力的响应速度2个方面说明了设计的可行性,并分析了该系统扩展到其他需要多管道压力监测场合的可行性。 展开更多

关键词 爬壁机器人 压力变送器 循环检测 吸盘

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油罐容积检测爬壁机器人的动态路径规划 被引量：2

18

作者 马培荪 刘臻 《上海交通大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 1997年第3期28-32,共5页

针对油罐内检测机器人的实际环境——圆柱内表面，提出空间环境下的动态路径规划．应用人工势场法，在圆柱表面建立空间速度－位置相关场，并根据环境信息，对机器人运动进行动态路径规划、控制．计算机仿真结果表明。

关键词 爬壁机器人 动态路径规划 油罐 容积检测

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一种基于磁力吸附的储罐爬壁机器人本体设计 被引量：23

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作者 邱仕诚 伍剑波 +3 位作者 赵恒忠 王珅 胡启凡 颜荣 《中国机械工程》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第3期270-278,共9页

对于大型储罐焊缝缺陷自动化检测,爬壁机器人需完成自动化全方位扫查。针对储罐爬壁机器人在不同运行工况下的受力状态,建立爬壁机器人力学模型,分析获得不下滑、不纵向倾覆、不横向侧翻以及复合状态下失稳状态危险点,应用Maxwell软件... 对于大型储罐焊缝缺陷自动化检测,爬壁机器人需完成自动化全方位扫查。针对储罐爬壁机器人在不同运行工况下的受力状态,建立爬壁机器人力学模型,分析获得不下滑、不纵向倾覆、不横向侧翻以及复合状态下失稳状态危险点,应用Maxwell软件对永磁吸附轮受力状态进行仿真与优化设计,使之满足吸附要求。同时,设计具有辅助吸附功能的编码轮结构,在反馈位置信息的同时,补充安全吸附力的裕度,以增加其越障和抗失稳能力。最后,依据设计模型制造出爬壁机器人本体并进行测试实验,实验结果证明该机器人能在各种危险点处实现带负载稳定全向驱动运行。 展开更多

关键词 储罐焊缝检测 永磁体吸附 爬壁机器人 电磁仿真

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气动擦窗机器人的控制和环境检测 被引量：6

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作者 王巍 宗光华 《液压与气动》 北大核心 2001年第1期4-7,共4页

对于采用气体驱动的擦窗机器人 ,如何实现机器人位置的精确定位是实现无碰撞完全擦洗的关键 ,也是一个难点 ,本单位所研制的擦窗机器人采用层级控制系统 ,对机器人的运动进行控制 ,并利用 PWM方法驱动 ,分别使用分段 PID以及分段模糊控... 对于采用气体驱动的擦窗机器人 ,如何实现机器人位置的精确定位是实现无碰撞完全擦洗的关键 ,也是一个难点 ,本单位所研制的擦窗机器人采用层级控制系统 ,对机器人的运动进行控制 ,并利用 PWM方法驱动 ,分别使用分段 PID以及分段模糊控制的方法来实现气缸的精确定位。文中给出了具体控制策略和实验结果。擦窗机器人所面对的是部分未知的高空作业环境。正确、实时地检测作业环境 ,是擦窗机器人安全工作的必要条件。为了识别玻璃表面不同的障碍物和重构玻璃窗框 ,本文提出了一种多传感器的融合算法。 展开更多

关键词 爬壁机器人 分段模糊控制 分段PID控制 传感器 气动擦窗机器人 环境检测

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