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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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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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高压输电线路铁塔攀爬机器人夹持机构设计 被引量:1
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作者 李文杰 刘超 +1 位作者 王青云 刘志东 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第3期257-261,共5页
输电铁塔是由角钢通过螺栓连接,或者焊接形成的桁架结构。为了有效减少塔上作业人员的数量,降低高空作业风险,行业迫切需求一种可实现塔上自动攀爬、智能作业的机器人。针对高压输电铁塔高空作业和检测需求,设计了一种具备攀爬角钢等功... 输电铁塔是由角钢通过螺栓连接,或者焊接形成的桁架结构。为了有效减少塔上作业人员的数量,降低高空作业风险,行业迫切需求一种可实现塔上自动攀爬、智能作业的机器人。针对高压输电铁塔高空作业和检测需求,设计了一种具备攀爬角钢等功能的攀爬机器人的分级夹持机构。建立了夹持机构的三维模型,并进行了静力学分析。基于ANSYS Workbench有限元软件对夹持机构的应力分布进行了仿真,优化机构结构。最后进行了样机实验,结果验证了这种攀爬机器人夹持机构能够对角钢进行可靠夹持,形成自锁,并至少能承受130kg载荷。 展开更多
关键词 输电铁塔 攀爬机器人 夹持机构
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正交异性钢桥面板磁轮式攀爬机器人的结构动态设计与优化 被引量:1
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作者 李心诚 傅中秋 +2 位作者 树加凯 吉伯海 暨邦冲 《中南大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第6期2236-2247,共12页
巡检机器人的提出与研发有效解决了传统人工巡检的诸多难题,为大跨径钢桥正交异性钢桥面板(OSDs)疲劳损伤自动巡检提供了可行的解决方案。本文基于OSDs的环境边界特征与自动化巡检需求,设计了巡检机器人的开发流程,并对选定的永磁轮式... 巡检机器人的提出与研发有效解决了传统人工巡检的诸多难题,为大跨径钢桥正交异性钢桥面板(OSDs)疲劳损伤自动巡检提供了可行的解决方案。本文基于OSDs的环境边界特征与自动化巡检需求,设计了巡检机器人的开发流程,并对选定的永磁轮式机器人结构开展机械动力学分析,揭示了机器人动态运动过程中的不利阶段与影响稳定性的主要因素。同时分析了磁性吸附力、导向架形式和运动速度等参数对机器人运动稳定性影响,最终进行了样机试制与测试。研究结果表明:磁性轮吸附力过大会导致机器人无法实现壁面过渡,而吸附力过小会引起机器人的倾覆与滑移失稳;车体尺寸、导向架夹角和驱动速度均会影响机器人巡检的稳定性。参考仿真结果试制的永磁轮式机器人系统整体性能良好,运动平稳,能完成OSDs巡检过程中的指定运动行为,表明本研究提出的“动态可靠性评价指标—参数优化准则—实验验证体系”开发设计方法具有可行性,为钢结构特种机器人研发提供了可推广的理论范式。 展开更多
关键词 爬壁机器人 磁吸轮 正交异性钢桥面板 结构设计 动态仿真分析
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小型磁吸附爬壁机器人的设计与实验验证 被引量:1
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作者 唐陈伟 李建磊 +1 位作者 姚红良 贾如玉 《东北大学学报(自然科学版)》 北大核心 2025年第1期68-75,共8页
针对传统爬壁机器人结构复杂、体积庞大等问题,设计了一种能够在竖直壁面上移动的新型小型磁吸附爬壁机器人,可满足在狭小空间内运动的需求.基于振动驱动理论,设计了具有扭转特性的足部结构并采用磁吸附的黏附机制,建立了爬壁机器人的... 针对传统爬壁机器人结构复杂、体积庞大等问题,设计了一种能够在竖直壁面上移动的新型小型磁吸附爬壁机器人,可满足在狭小空间内运动的需求.基于振动驱动理论,设计了具有扭转特性的足部结构并采用磁吸附的黏附机制,建立了爬壁机器人的动力学模型.通过数值仿真,分析了激振频率和外部负载对机器人运动速度的影响规律,结果表明,在无负载时,机器人最大爬壁速度可达58.7 mm/s,而在负载0.7倍自身质量条件下,其最大爬壁速度为44.9 mm/s.实验验证进一步表明,机器人在无负载和负载条件下的最大爬壁速度分别为56.5和30.2 mm/s,并通过调节激振频率,可以实现对机器人运动速度和方向的有效控制. 展开更多
关键词 爬壁机器人 小型机器人 振动驱动 磁吸附 扭转特性
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基于改进RTAB-Map算法的爬壁机器人导航研究
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作者 覃超 唐东林 +3 位作者 游东潘 丁超 饶胜 何媛媛 《工程设计学报》 北大核心 2025年第1期32-41,共10页
针对爬壁机器人难以对大型石化装备壁面感知和自动化检测等难题,提出了一种改进RTAB-Map(real-time appearance-based mapping,基于外观的实时建图)算法,通过多传感器数据融合实现爬壁机器人定位、建图与导航。首先,搭建了具有壁面吸附... 针对爬壁机器人难以对大型石化装备壁面感知和自动化检测等难题,提出了一种改进RTAB-Map(real-time appearance-based mapping,基于外观的实时建图)算法,通过多传感器数据融合实现爬壁机器人定位、建图与导航。首先,搭建了具有壁面吸附能力的机器人运动底盘,以保证爬壁机器人在壁面灵活稳定运动;其次,针对爬壁机器人在壁面滑移导致的里程计累计误差问题,采用扩展卡尔曼滤波并融合编码器和惯性测量单元的数据,为建图和导航提供精确的里程计信息;再次,基于RTAB-Map算法对深度相机、激光雷达及里程计的数据进行融合,生成二维栅格和三维点云地图,实现对装备壁面的完整描述,并基于融合数据构建了爬壁机器人导航算法的框架;最后,在装备壁面进行了实验验证。结果表明:采用融合里程计算法,能显著减小航向角误差,航向角平均误差为0.78°,相对轮式里程计规划,航向角误差减少了88.94%;改进RTAB-Map算法提高了爬壁机器人在壁面环境下的建图与感知能力,结合路径规划算法,实现了机器人自主导航。研究结果对爬壁机器人自动化检测技术的研究及应用具有一定的参考意义。 展开更多
关键词 爬壁机器人 RTAB-Map(基于外观的实时建图)算法 扩展卡尔曼滤波 多传感器融合 导航
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风电塔筒用变曲率自适应爬壁机器人运动特性分析与磁吸附模块优化
8
作者 李享 李科 +2 位作者 张明路 高春艳 李满宏 《工程设计学报》 北大核心 2025年第2期169-181,共13页
针对传统爬壁机器人无法自适应风电塔筒变曲率壁面的问题,以轮式移动机构的快速稳定性和转弯灵活性为出发点,分析了轮式移动机构在变曲率壁面上运动时的姿态变化,并以此为基础设计了一种采用分体轮式移动和间隙式永磁吸附技术的新型爬... 针对传统爬壁机器人无法自适应风电塔筒变曲率壁面的问题,以轮式移动机构的快速稳定性和转弯灵活性为出发点,分析了轮式移动机构在变曲率壁面上运动时的姿态变化,并以此为基础设计了一种采用分体轮式移动和间隙式永磁吸附技术的新型爬壁机器人。首先,建立了多状态下的爬壁机器人运动模型,分析了机器人利用自身分体结构的姿态调整实现在变曲率壁面上移动时的自适应运动特性;然后,对爬壁机器人的磁吸附模块进行了优化,通过参数化分析得到了高吸附效率下的最优结构参数。实验结果表明,新型爬壁机器人结构设计合理,能够实现在变曲率壁面上的自适应可靠运动。所设计的爬壁机器人可为风电塔筒的维护作业提供高效、安全的解决方案,具有重要的工程应用价值。 展开更多
关键词 爬壁机器人 变曲率自适应 姿态调整 分体轮式移动 永磁吸附
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一种新型负压式爬壁机器人吸附特性分析
9
作者 董伟光 刘爱华 宋屹峰 《中国机械工程》 北大核心 2025年第6期1198-1205,共8页
针对负压吸附式爬壁机器人内部流场复杂、精准建模困难导致的吸附性能优化难题,提出一种基于流量守恒思维的流场建模方法。根据爬壁机器人负压吸附系统结构特点,融合热力学定律和N-S方程,以空气流量为关联要素,构建了吸附系统流场数学... 针对负压吸附式爬壁机器人内部流场复杂、精准建模困难导致的吸附性能优化难题,提出一种基于流量守恒思维的流场建模方法。根据爬壁机器人负压吸附系统结构特点,融合热力学定律和N-S方程,以空气流量为关联要素,构建了吸附系统流场数学模型。利用该模型提取了吸附性能的关键影响因素:密封圈宽度、泄漏缝隙高度、离心泵功率,通过改变吸附系统空气流量来改变有效吸附力。仿真与样机试验表明,所构建的模型能够正确反映吸附性能的变化规律,可以为负压吸附式爬壁机器人结构及吸附性能优化提供依据。根据爬壁机器人运动特点提出了吸附性能优化策略:增大额定吸附力自重比的同时减小有效吸附力自重比。 展开更多
关键词 爬壁机器人 负压吸附 流场模型 流量分析
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基于磁记忆检测的外施磁场对储罐缺陷磁信号影响的研究
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作者 陈倩 张来斌 +3 位作者 杨云朋 樊建春 孙京 穆大鹏 《压力容器》 北大核心 2025年第5期66-78,共13页
针对石化储罐缺陷检测精度低的问题,用磁记忆检测技术与仿真分析、室内试验相结合的方法,研究磁轮式爬壁机器人外施磁场对储罐缺陷磁信号的影响。对比磁轮不同排布方式对缺陷磁场数据的影响,发现方式一排布时缺陷磁感应峰峰值及y方向分... 针对石化储罐缺陷检测精度低的问题,用磁记忆检测技术与仿真分析、室内试验相结合的方法,研究磁轮式爬壁机器人外施磁场对储罐缺陷磁信号的影响。对比磁轮不同排布方式对缺陷磁场数据的影响,发现方式一排布时缺陷磁感应峰峰值及y方向分量峰峰值最大,检测效果最佳。仿真与试验结果表明,外施磁场对采集罐壁缺陷信息的作用,较无外施磁场高1~5个数量级,显著提升了缺陷检测精度。通过调整磁轮排布方式并利用外施磁场,可以有效促进储罐缺陷的检测,提高检测效率和准确性。该研究对于提升储罐质量水平和保证储罐安全具有重要意义。 展开更多
关键词 储罐 缺陷检测 磁记忆检测 爬壁机器人 磁场仿真 外施磁场
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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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基于Kresling折纸结构的气动爬壁机器人设计与性能分析
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作者 楚凯 张宇 +3 位作者 王家梁 周浩 舒申 胡俊峰 《工程设计学报》 北大核心 2025年第2期182-190,共9页
以柔性材料为主体的软体爬壁机器人可通过被动变形或主动变形来改变自身形状,以适应复杂的壁面环境。但由于柔性材料的低刚度和滞后性,现有软体爬壁机器人普遍存在驱动力不足及运动稳定性差的问题,严重制约了其实际应用。针对该问题,基... 以柔性材料为主体的软体爬壁机器人可通过被动变形或主动变形来改变自身形状,以适应复杂的壁面环境。但由于柔性材料的低刚度和滞后性,现有软体爬壁机器人普遍存在驱动力不足及运动稳定性差的问题,严重制约了其实际应用。针对该问题,基于Kresling折纸结构设计了一种可灵活爬行的气动爬壁机器人。该机器人由锚定模块和伸缩模块组成,锚定模块利用吸盘在负压状态下的吸附作用来实现在壁面上的锚定,伸缩模块采用以Kresling折纸结构和塑料薄膜封皮为主体的软连续体结构,可实现伸展和收缩。通过实验测得,所设计的机器人可在坡度为0°~90°的光滑壁面上实现速度为25~28 mm/s的稳定爬行,且对不同材质的壁面均具有良好的适应性。结果表明,基于Kresling折纸结构的气动爬壁机器人不仅能够在不同坡度、不同材质的壁面上双向爬行,还能基于伸缩模块的柔顺性在壁面上灵活转弯,这可为软体爬壁机器人的设计和优化提供新思路。 展开更多
关键词 软体爬壁机器人 软连续体结构 Kresling折纸结构 适应性 双向爬行
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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 四足爬壁机器人 周向爬行 静步态自适应调整
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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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货舱水射流清洗机器人设计与应用研究
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作者 巴胜富 王为周 +6 位作者 李虎 李晓俊 刘祥杰 任启乐 庞雷 陈正文 王志强 《流体机械》 北大核心 2025年第6期111-118,共8页
为了满足散货船货舱高效、安全的清洗需求,从四驱机器人力学特性分析出发,开展机器人关键部件设计。详细介绍了机器人通过货舱钝角壁面、反斜面爬行及越障等过程的力和力矩特性,构建了综合考虑转轮摩擦力和磁铁吸附力的力学平衡方程,结... 为了满足散货船货舱高效、安全的清洗需求,从四驱机器人力学特性分析出发,开展机器人关键部件设计。详细介绍了机器人通过货舱钝角壁面、反斜面爬行及越障等过程的力和力矩特性,构建了综合考虑转轮摩擦力和磁铁吸附力的力学平衡方程,结合现场实际工况进行机器人吸附能力分析验证,研制出一款携带自适应清洗机械臂的货舱水射流清洗机器人,并进行现场应用。结果表明,所研制的清洗机器人的安全系数达到1.98,机器人附壁能力优良;清洗作业时,1 MPa额定压力下射流半径可达25 m。与人工清洗相比,清洗效率提升到900 m^(2)/h,清洗时间减少约50%。研究成果可为散货船货舱自动化清洗应用提供参考。 展开更多
关键词 货舱清洗 机器人 射流 附壁 力学特性
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重载履带式爬壁机器人力学建模与仿真
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作者 赵飞 《机械设计》 北大核心 2025年第2期148-154,共7页
针对搭载高压水射流装置的重载履带式爬壁机器人附壁稳定性问题,文中单纯采用永磁吸附可安全附壁,真空吸附条件下按照安全冗余的原则进行力学建模。分析了机器人在抗下滑和抗后翻状态下,永磁吸附单元所需吸附力与船舶壁面倾斜角度的关系... 针对搭载高压水射流装置的重载履带式爬壁机器人附壁稳定性问题,文中单纯采用永磁吸附可安全附壁,真空吸附条件下按照安全冗余的原则进行力学建模。分析了机器人在抗下滑和抗后翻状态下,永磁吸附单元所需吸附力与船舶壁面倾斜角度的关系;分析了机器人直线匀速运动、直线加速运动和转向运动下,驱动转矩与船舶壁面倾斜角度的关系。采用仿真分析结果搭建了功能性样机,开展了直线和转向运动、垂直爬壁和1∶1实船模型的爬壁试验,验证了结果的正确性,为工程化样机积累了原始数据,为机器人结构优化奠定了基础。 展开更多
关键词 爬壁机器人 运动学 动力学 数值仿真
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磁吸附自适应爬壁机器人设计及仿真优化
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作者 黄祥源 刘进福 +1 位作者 吕志朋 徐林森 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第9期338-345,共8页
针对风电铁磁吸附爬壁机器人机身过重而导致其负载能力有限的问题。这里设计了双模块磁吸附式爬壁机器人的原理样机并对运行稳定性以及运动学进行分析,基于拓扑优化算法以及迭代优化设计方法,通过Ansys Workbench软件开展机器人整机优... 针对风电铁磁吸附爬壁机器人机身过重而导致其负载能力有限的问题。这里设计了双模块磁吸附式爬壁机器人的原理样机并对运行稳定性以及运动学进行分析,基于拓扑优化算法以及迭代优化设计方法,通过Ansys Workbench软件开展机器人整机优化。对机器人关键零部件机身以及L型支架开展静力学分析,采用变密度拓扑优化方法确定部件的优化区域,合理去除对结构强度影响不大的冗余材料,再结合目标驱动尺寸优化方法确定结构的目标尺寸最优解。结果表明:机身前侧板质量减轻了37.3%,后侧板减轻了39.1%,L型支架减轻了31.66%,机器人的整体机身结构质量共减轻20.7%。在保证强度不变的基础上达到了一定的轻量化设计目的,最后采用铝镁合金材料制作了机器人的原理样机,并在多种壁面攀爬测试。 展开更多
关键词 爬壁机器人 结构设计 拓扑优化 尺寸优化
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对抓式爪刺履带仿生爬壁机器人的设计与分析
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作者 沈建明 刘进福 +1 位作者 徐林森 蒋正炎 《机械设计与制造》 北大核心 2025年第5期312-315,321,共5页
面向三维空间内基础设施粗糙壁面检测的需求,以典型生物甲虫的足端微观特征作为研究对象,提出了柔性爪刺履带的构型方案,集成双齿轮连杆对抓机构以及被动弹性尾部,设计了仿生爬壁机器人虚拟样机并分析了其在壁面上的运动模式,研究了其... 面向三维空间内基础设施粗糙壁面检测的需求,以典型生物甲虫的足端微观特征作为研究对象,提出了柔性爪刺履带的构型方案,集成双齿轮连杆对抓机构以及被动弹性尾部,设计了仿生爬壁机器人虚拟样机并分析了其在壁面上的运动模式,研究了其在壁面爬行时履带爪刺尖端的运动规律以及对抓力矩的变化趋势。采用3D打印树脂、铝镁合金、碳纤维等材料制作了机器人的实验样机。最后,以36目粗砂纸弧形壁面以及不同振动频率的壁面作为实验平台,得到了机器人在不同壁面上的攀爬角度、运动速度、额定负载等关键技术参数,为后期机器人的市场应用提供参考。 展开更多
关键词 爬壁机器人 柔性爪刺履带 甲虫 运动模式 对抓
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基于强吸附特征的风电塔筒爬壁机器人设计与验证
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作者 韩峰 刘传亮 张成义 《动力工程学报》 北大核心 2025年第10期1714-1721,共8页
针对风电塔筒运维领域爬壁机器人载重设计方向的研究成果较少,无法满足风电塔筒运维场景需求的问题,通过静力学分析及磁体优化设计,研制了一款基于强吸附特征的风电塔筒机器人样机。开展了移动和驱动单元设计,选取了最优履带材质和驱动... 针对风电塔筒运维领域爬壁机器人载重设计方向的研究成果较少,无法满足风电塔筒运维场景需求的问题,通过静力学分析及磁体优化设计,研制了一款基于强吸附特征的风电塔筒机器人样机。开展了移动和驱动单元设计,选取了最优履带材质和驱动轮模块;开展了多工况受力分析,计算出机器人不发生静态滑落、纵向翻落的最低吸附力要求;通过控制变量法分析了永磁模块各结构参数对吸附力的影响,提出了采用连续非线性规划算法优化各结构参数,确定了永磁模块最优磁积比。最终通过样机开展Q235钢板壁面及模拟环境下本体载重和清洗工装载重的测试。研究结果表明:设计的机器人可以在风电塔筒倾斜角为89.4°的条件下不滑落、不倾覆,额定载重能力(以质量计)可以达到80 kg,满足风电场各项实际维护的工作要求。 展开更多
关键词 风电塔筒 爬壁机器人 载重能力
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融合图像和声纹特征识别的钢-混凝土结构磁吸爬壁机器人设计
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作者 陈冬冬 张建清 +2 位作者 张骁琳 季阳 付睿丽 《土木与环境工程学报(中英文)》 北大核心 2025年第5期38-43,共6页
针对钢-混凝土结构界面脱空自动化检测难题,设计了一种融合图像和声纹特征识别的爬壁机器人。首先介绍该爬壁机器人的底盘、磁吸装置、电源系统、驱动系统、图传和声纹等模块。其次,对硬件控制系统进行重点说明,通过受力分析和试验测试... 针对钢-混凝土结构界面脱空自动化检测难题,设计了一种融合图像和声纹特征识别的爬壁机器人。首先介绍该爬壁机器人的底盘、磁吸装置、电源系统、驱动系统、图传和声纹等模块。其次,对硬件控制系统进行重点说明,通过受力分析和试验测试,确定了钕铁硼永磁体提供吸附力的方案。最后,详细阐述了图像和声纹特征识别软件部分的构成与功能,其中,图像采集部分采用基于香橙派平台的图像传输解决方案,声纹识别模块由前端、中端和后端3层架构构成:前端搭载叩击和录音设备,用于激发和采集声纹;开发了声纹识别微信小程序中端,实现声纹噪声去除和有效特征提取;后端通过腾讯云和微信小程序配合,识别声纹数据并将结果返回给微信小程序。设计的融合图像和声纹特征识别的磁吸爬壁机器人能实现图像和声纹的协同采集与分析,为钢-混凝土结构界面脱空自动化检测提供有效的解决方案。 展开更多
关键词 爬壁机器人 磁吸附 图像传输 声纹识别 钢-混凝土结构
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