双足多趾机器人曲面攀附稳定性分析

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作者 罗艺 江励 +2 位作者 谷世超 翟雪倩 郑昊辰 《机床与液压》 北大核心 2025年第11期32-37,共6页

针对现有爬壁机器人在复杂曲面适应性不足的问题,提出一种新型双足多趾攀附机器人结构及其稳定性分析方法,以提升机器人在变曲率表面的作业能力。设计具有独立自由度的多趾攀附模块(每趾含2个主动关节)和多自由度串联机械臂构成的复合... 针对现有爬壁机器人在复杂曲面适应性不足的问题,提出一种新型双足多趾攀附机器人结构及其稳定性分析方法,以提升机器人在变曲率表面的作业能力。设计具有独立自由度的多趾攀附模块(每趾含2个主动关节)和多自由度串联机械臂构成的复合机构。基于三点成面原理建立三维稳定性分析模型,通过以接触支点为原点构建局部坐标系,推导包含防滑落条件和防倾覆条件的稳定性判据。最后,结合运动学模型量化分析重心位置对稳定性的影响规律。结果表明:该样机能够在平面、球面以及变曲率表面上稳定附着。 展开更多

关键词 双足爬壁机器人 多趾攀附模块 稳定性 曲面攀附 结构设计

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爬壁机器人矩形闭环磁阵列吸附模块改进与优化

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作者 施琦 茅云生 +3 位作者 水金朋 陈柳屹 梁棋钰 宋利飞 《兵工学报》 北大核心 2025年第9期122-134,共13页

为提升爬壁机器人有限安装空间内的磁吸附效率、均匀磁场分布,提出一种基于Halbach的矩形闭环磁阵列吸附模块及参数优化方法,改善了直线型经典Halbach磁阵列吸附模块端部效应引起的磁吸附力衰减、漏磁,具有易安装、磁吸附力分布均匀的... 为提升爬壁机器人有限安装空间内的磁吸附效率、均匀磁场分布,提出一种基于Halbach的矩形闭环磁阵列吸附模块及参数优化方法,改善了直线型经典Halbach磁阵列吸附模块端部效应引起的磁吸附力衰减、漏磁,具有易安装、磁吸附力分布均匀的特点。通过建立考虑端部效应的磁吸附力衰减模型,利用仿真技术研究磁路结构变化对磁场分布和梯度的影响,确定了高吸附效率的结构配置。提取整合关键结构尺寸参数,采用随机均匀采样策略和响应面法建立非线性回归预测模型,并通过粒子群优化算法求解结构参数,得到最优磁吸附力参数组合。研究结果表明:所构建的预测模型展现出较高的可信度和精度,其平均相对误差仅为1.2615%;经过优化设计的矩形闭环磁阵列吸附模块,其磁吸附力性能增幅达到33.54%。为验证优化流程的有效性,进行了磁吸附模块的拉力实验以及机器人的运动越障测试,在曲面及含有焊缝障碍的壁面环境表现良好。 展开更多

关键词 Halbach磁阵列 爬壁机器人 吸附模块优化 有限元模拟 响应面法

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爬壁机器人磁吸附模块设计分析与结构参数优化 被引量：4

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作者 杨培 张明路 孙凌宇 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2024年第5期592-602,共11页

作为磁吸附式爬壁机器人的关键部件,磁吸附模块的结构通常会影响机器人的整体质量及吸附稳定性。针对磁吸附模块磁路耦合关系复杂、优化设计困难等问题,结合虚拟仿真技术、代理模型和蜣螂优化算法提出了一种磁吸附模块结构优化方法,以... 作为磁吸附式爬壁机器人的关键部件,磁吸附模块的结构通常会影响机器人的整体质量及吸附稳定性。针对磁吸附模块磁路耦合关系复杂、优化设计困难等问题,结合虚拟仿真技术、代理模型和蜣螂优化算法提出了一种磁吸附模块结构优化方法,以提高其磁力计算和优化设计过程的效率。首先,介绍了爬壁机器人的结构设计方案,并通过对现有的Halbach阵列磁路模式进行仿真分析,确定了三磁路模式具有相对较高的吸附效率;同时,基于初设参数对磁吸附模块磁力仿真模型进行了实验验证,为后续代理模型的建立奠定了基础。然后,建立了以机器人吸附稳定性和结构参数为约束、以磁吸附模块轻量化为目标的优化模型。采用最优拉丁超立方设计、ANSYS参数化建模以及代理模型技术建立了磁吸附模块磁力与结构参数之间的四阶响应面模型,并对其可信度进行了验证。利用蜣螂优化算法对磁吸附模块的结构参数优化模型进行了求解。结果表明,所建立的代理模型的预测误差很小,能够较好地表征磁吸附模块磁力与结构参数之间的关系;优化后磁吸附模块的质量减小了12.7%。最后,通过机器人负载实验验证了优化过程的正确性。研究结果可为其他磁吸附式机器人的磁力分析与结构优化提供参考。 展开更多

关键词 爬壁机器人 磁吸附模块 代理模型 参数优化 磁路仿真分析

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爬壁蠕虫机器人构型初探 被引量：5

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作者 王巍 王坤 +1 位作者 李大寨 宗光华 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第2期251-255,共5页

根据松毛虫和尺蠖蠕动前行的特点以及仿生学原理,基于模块化思路分别提出了松毛虫和尺蠖爬壁机器人运动学构型.针对两种模型,讨论比较了它们的安全性和可用步态.通过分析松毛虫的蠕动步态和尺蠖步态,发现基于全主动关节驱动的松毛虫模... 根据松毛虫和尺蠖蠕动前行的特点以及仿生学原理,基于模块化思路分别提出了松毛虫和尺蠖爬壁机器人运动学构型.针对两种模型,讨论比较了它们的安全性和可用步态.通过分析松毛虫的蠕动步态和尺蠖步态,发现基于全主动关节驱动的松毛虫模型中存在冗余驱动问题.但由于松毛虫模型具有更多的可用步态,因此比尺蠖模型具有更高的安全性.这两种模型的样机由若干吸附模块和关节模块构成,以验证两种蠕虫机器人的爬壁能力.试验表明由于松毛虫机器人运动时存在冗余驱动,导致吸盘出现侧滑力,同时验证了尺蠖机器人在竖直壁面上的爬壁能力.为了进一步改进尺蠖机器人的吸附能力,采用了一种非对称的运动步态. 展开更多

关键词 爬壁机器人 蠕虫 模块 构型

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基于MTF辅助正焦判断的自动调焦搜索算法 被引量：3

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作者 何祯鑫 刘春桐 +2 位作者 黄先祥 吴国俊 张志利 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期72-79,共8页

针对传统爬山搜索算法受调焦评价函数局部极值的干扰而不能准确聚焦的问题,提出一种基于调制传递函数辅助正焦判断的自动调焦搜索算法.该算法对爬山法进行改进,在选择图像清晰度评价函数基础上,同时考虑图像的调制传递函数值,综合判断... 针对传统爬山搜索算法受调焦评价函数局部极值的干扰而不能准确聚焦的问题,提出一种基于调制传递函数辅助正焦判断的自动调焦搜索算法.该算法对爬山法进行改进,在选择图像清晰度评价函数基础上,同时考虑图像的调制传递函数值,综合判断搜索方向;采用改进的刃边法,在自动完成刃边区域选择的基础上,可精确计算图像的调制传递函数值,并给出了改进算法的原理和实现.为了衡量改进算法的性能,验证调焦系统成像效果,分别考虑搜索算法对不同调焦初始位置以及环境变化影响,在经纬仪自动调焦系统平台上展开算法的调焦实验分析.实验结果表明改进的自动调焦搜索算法能有效地排除局部极值干扰,使系统准确、可靠的调焦. 展开更多

关键词 自动调焦 调制传递函数 评价函数 爬山算法 刃边法

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基于产品平台和机械总线的爬行机器人可适应设计 被引量：2

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作者 陈永亮 焦明生 《工程设计学报》 CSCD 北大核心 2005年第5期276-279,317,共5页

简要介绍了可适应设计的基本思想和原理,并以模块化原理、产品平台为基础,结合机械总线技术进行了可适应爬行机器人实例探索.设计了爬行平台,开发了燕尾槽式总线接口,通过接口的开放扩展性,与两个不同的最终功能执行模块相连接,完成了... 简要介绍了可适应设计的基本思想和原理,并以模块化原理、产品平台为基础,结合机械总线技术进行了可适应爬行机器人实例探索.设计了爬行平台,开发了燕尾槽式总线接口,通过接口的开放扩展性,与两个不同的最终功能执行模块相连接,完成了管外喷涂和管外缠带两个不同的任务,从而实现了基于一个平台对两种不同功能变易的适应性. 展开更多

关键词 可适应设计 机械总线 模块 产品平台 爬行机器人

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一种基于DSP的爬壁机器人控制系统设计 被引量：1

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作者 吴成东 赵博宇 陈莉 《沈阳建筑大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2011年第2期386-390,共5页

目的设计一种以TMS320F28335为核心控制芯片的四轮爬壁机器人控制系统,用于对飞机机舱内的情况检测.方法采用负压吸附方式,通过密封腔的负压产生一个垂直墙面的正压力,用它在竖直方向产生的摩擦力去抵消重力.用两个电机驱动四轮行走使... 目的设计一种以TMS320F28335为核心控制芯片的四轮爬壁机器人控制系统,用于对飞机机舱内的情况检测.方法采用负压吸附方式,通过密封腔的负压产生一个垂直墙面的正压力,用它在竖直方向产生的摩擦力去抵消重力.用两个电机驱动四轮行走使其可以在光滑的壁面和有一定曲率的飞机表面上行走.结果移动速度比以前的轮足式机器人提升了近20%,并且减小了机器人的尺寸,降低了质量,从而增加了机器人的有效载荷.结论基于DSP的设计方案实现了控制系统的低功耗和控制的高可靠性,为今后爬壁机器人控制系统的进一步优化及模块化打下了基础. 展开更多

关键词 爬壁机器人 控制 负压吸附 模块化

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基于变磁力单元的磁力控制方法及数值研究

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作者 何富君 张勇 刘凯 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第18期7591-7596,共6页

为提高永磁吸附式管外壁爬行机器人运行过程中的吸附力稳定性,解决吸附能力与运动灵活性之间的矛盾,对变磁力吸附单元结构进行了研究。通过建立变磁力吸附单元有限元模型,并分析圆柱磁体的旋转角度和衔铁气隙距离对磁吸附力的影响,应用M... 为提高永磁吸附式管外壁爬行机器人运行过程中的吸附力稳定性,解决吸附能力与运动灵活性之间的矛盾,对变磁力吸附单元结构进行了研究。通过建立变磁力吸附单元有限元模型,并分析圆柱磁体的旋转角度和衔铁气隙距离对磁吸附力的影响,应用MATLAB软件拟合出磁力控制函数的数学模型。运用此数学模型控制伺服电机,使任意气隙间距下都反馈出相应的伺服电机旋转角度,进而控制磁吸附力大小,保证机器人爬行过程中磁吸附力的稳定。通过测量实验,表明此磁力控制方法可行有效。 展开更多

关键词 钕磁铁 磁力控制方法 圆柱磁体 爬管机器人 磁吸附模型

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立式金属罐容积检定机器人控制系统设计 被引量：3

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作者 荆兆东 佟仕忠 +2 位作者 张立国 付贵增 李昌海 《科学技术与工程》 2010年第23期5772-5775,共4页

介绍了一种用于立式金属罐容积检定的爬壁机器人控制系统设计方案。爬壁机器人采用了非接触永磁吸附结合四轮驱动的方式实现壁面运动。其控制系统由上下位机组成,上位机控制系统主要完成爬壁机器人控制系统的管理、运动轨迹的规划、工... 介绍了一种用于立式金属罐容积检定的爬壁机器人控制系统设计方案。爬壁机器人采用了非接触永磁吸附结合四轮驱动的方式实现壁面运动。其控制系统由上下位机组成,上位机控制系统主要完成爬壁机器人控制系统的管理、运动轨迹的规划、工作状态的实时显示、系统的安全诊断保护、运行、停止等;下位机控制系统则实现对运动的控制,由AT89C51微控制器为核心构成直流电机驱动电路、倾角检测电路、电源电路等模块组成。现场实验表明：该机器人不但运动灵活,而且解决了爬壁机器人运动偏斜的缺点。 展开更多

关键词 爬壁机器人 倾角传感器 电源模块 通信模块

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无源振动吸附原理与应用 被引量：1

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作者 那顺布和 刘荣 杨浩 《北京航空航天大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2008年第9期1007-1011,共5页

无源振动吸附是最近提出的一种机器人的吸附方式,是爬壁机器人研究的关键技术之一.提出了一种新的无源振动吸附数学模型,设计了振幅和频率可调节的振动吸附实验平台.实验结果证明了无源振动吸附数学模型的正确性;分析了无源振动吸附原... 无源振动吸附是最近提出的一种机器人的吸附方式,是爬壁机器人研究的关键技术之一.提出了一种新的无源振动吸附数学模型,设计了振幅和频率可调节的振动吸附实验平台.实验结果证明了无源振动吸附数学模型的正确性;分析了无源振动吸附原理实现稳定吸附的条件,以无源振动吸附原理为指导设计了振动吸附模块并对该模块进行了性能测试,对不同振动参数下吸附模块的抗失效能力进行了实验;实验结果证明这种吸附模块可以作为吸附足模块应用到爬壁机器人上. 展开更多

关键词 振动吸附原理 振动吸附模块 爬壁机器人

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新型电力系统下储能参与电力调峰调频辅助市场的竞标策略 被引量：18

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作者 郁海彬 董帅 +5 位作者 陆增洁 周毅 文光磊 张宇 高亦凌 李雪妍 《中国电力》 CSCD 北大核心 2023年第8期48-60,共13页

能源绿色低碳转型下,电力系统调峰调频缺口日益增大,储能凭借灵活爬坡和双向调节特性,可作为独立主体或虚拟电厂(virtual power plant,VPP)内部成员参与协调解决调峰调频及新能源消纳问题。分析了国内外储能参与电力市场概况,建立VPP聚... 能源绿色低碳转型下,电力系统调峰调频缺口日益增大,储能凭借灵活爬坡和双向调节特性,可作为独立主体或虚拟电厂(virtual power plant,VPP)内部成员参与协调解决调峰调频及新能源消纳问题。分析了国内外储能参与电力市场概况,建立VPP聚合多分布式能源(distributed energy resource,DER)的调峰竞标模型及整体效益最大的调峰竞标策略;在以发电、调频成本最小化为目标的电能量和调频市场联合出清模型基础上,引入效率因子体现快速调频资源的优势。算例验证了VPP竞标策略下储能分配的收益优于独立运营模式;传统和快速调频交易品种参与日前市场设计的火-储联合出清模型较顺次出清模式具备更高的社会效益,引入效率因子能提升优质调频资源参与市场的积极性和节约电网总调频成本的目的。 展开更多

关键词 灵活爬坡 双向调节 调峰竞标策略 效率因子

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一种多姿态爬杆机器人无线控制系统设计 被引量：2

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作者 李楠 徐凯 +8 位作者 单晖 纪小刚 崔爱强 朱生茂 田少杰 刘智慧 李丹 菅宗昌 曲迪 《现代制造工程》 CSCD 北大核心 2012年第10期28-32,40,共6页

基于一种多姿态爬杆机器人,设计了相应的无线控制系统。该系统由手持式控制器模块、多功能控制器模块以及直流电动机驱动模块等组成,可以通过无线方式控制机器人的七个直流电动机,实现机器人的直行、旋转和换向等动作。

关键词 爬杆 机器人 无线 控制系统 模块

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