双足移动型爬壁机器人吸盘力学性能研究

建立了双足移动型爬壁机器人吸盘承受倾覆载荷及扭转载荷的力学模型,通过分析吸盘在承受上述两种载荷作用时的受力情况,得到了吸盘的倾覆因子和扭转因子,而后通过相应的实验对这些力学模型和相应的影响因子进行了分析,为该类型的设计提供了依据和设计参考。

第 8期 21 0 0年 8月文章编号：0 1 3 9 ( 0 0 0一 I9 0 10— 9 7 2 1 )8 O 5— 3

机械设计与制造M a h ne y De in c i r sg& M a fc u e nu a t r 19 5

双足移动型爬壁机器人吸盘力学性能研究毛志伟杨志斌周少玲张华郑国云 (南昌大学机器人研究所，昌 3 0 3 )江西工业职业技术学院，昌 3 0 9 ) 南 30 1( 南 3 0 5(深圳市大族激光科技股份有限公司， 深圳 5 8 5 ) 10 7 Re e r h o c a ial r p r e fs c e o i e— y e wal c i ig r b t s a c fme h nc o e t s o u k r r p d— p l l p i f b t - mb n o oM AO i Zh -we YA NG hi b n1ZH OU h o ln 2ZH ANG u 1ZHENG o y n i. Z—i, S a—ig, H a, Gu— u

( Ro o n ligAuo t nL b rtr n h n iest。 n h n 3 0, hn ) b ta dWedn tmai a oaoyNa c a gUnv ri Na c a g 3 0 31 C ia o y

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【要】摘建立了双足移动型爬壁机器人吸盘承受倾覆载荷及扭转载荷的力学模型，通过分析吸盘 5

5在承受上述两种载荷作用时的受力情况，得到了吸盘的倾覆因子和扭转因子，而后通过相应的实验对这 2 2些力学模型和相应的影响因子进行了分析，为该类型的设计提供了依据和设计参考。V

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关键词：空吸附；履因子；真倾扭转因子，附性 i吸

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【 bt c】 am dlfm cai l r ei ce w i e

r t vrri a 一2 A s at r oe o ehnc o re os kr hl iba h oeun gl do r ap p tsf u et s e t n o re

◇ v r o dW N et l h d B nlz g tefreo c e ttet esc e e r oetrig es la O s bi e,y a a i oc s k ra h i o t u k rb as v r nn Y e a s yn h f u mef h ula r e es la, ba e eoetri co n vref t, e em d l a dteI p t o do vre o i oti dt v r nn f t a dr es a o t nt o e n m a i r d t n h u ga r e c r h h s h c

F ts e s dadvr e og o e od gepr et,hr yPoin ebs n e 5 c r w e ee n a o r t t ei dt uhcrs ni em n lTe b r d gt as dd一 f h rp n x i a e vi h ia

5s nf e r cfr ds a s p o w l l b g oo i re neof eg o do tn a- i i bt go fe if n r i o l cm n r . fKe r y wo ds: c um ds pton; e t ni a t Re r e f t r; Va u a or i Ov r ur ng f c or; ve s ac o Ads r i n r o m a e o pto pe f r nc●<>●<>●-<>●◇●◇●<>●< _●◇ )●<>●◇●<>●<>●<>●<>●<>●◇●<>●◇●<>●◇●◇●◇●<>●<>●<>●◇●<>●◇●◇●◇●◇●<>●◇●. (>●<>●◇●◇

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中图分类号： H1文献标识码： T 6 A在依靠真空吸盘吸附的爬壁机器人当中，双足移动型爬壁机器人是一种比较常见的类型，国内外开发过很多种用在不同方面,

则转化为 G、, r;:T和， 2

的爬壁机器人； og i】 R n u等[ L J人开发了一种叫做 Mii n的双足多吸盘的机器人；a ul esn sgl】 S m ed ne—ea等口 人开发了 R C这种机器 O R,人依靠尾部改变重心，并以此存储的能量来推动机器人前

进；刘万里等 1发了一种轮腿复合式的机器人，机器人能分别在墙 3 1开该面和平地上以吸盘和轮子前进。类机器人在双足轮换前进的过此程中，器人的重量只承载在一个吸盘足上。此，盘的力学性机因吸能就决定着这类机器人的 1作能力。二() a ( b)0

吸盘的工作性能和吸盘本身及工作墙面的性质有关，同等在性质的墙面条件下，吸盘的力学性能决定了机器人承受载荷的能

图 1双足移动型爬壁机器人受力分析

吸盘由于内外压力差使得吸盘受到正压力 P的作用，壁面对

所力。进行这类机器人设计时，必须预先结合相应吸盘的力学性能吸盘的反作用力为，,如图 1示。由于的作用，使得 则、产生一个与反向的力矩。 根据机器人平衡及机器人的实际作情况来选择合适形式的吸盘。文建立了双 本,

足型爬壁机器人吸盘的力学模型，得了爬壁机器人工作性能的关系可建立如下力学模型：获

主要影响参数，这些参数有助于分析吸盘在机器人工作过程中所能发挥的性能，类机器人的设计提供了一种有效的评估方法。为该

= j G‘=一 ) Ll( ’ z+= G2 (一 )L T x

() 1 () 2 () 3

1足移动爬壁机器人力学模型双双足真空吸附壁面爬行机器人在壁面上爬行时，吸盘交替两吸附壁面；器人能否在壁面上正常爬行与吸盘受载相关，垂机以直壁面爬行时受力最恶劣的情况进行分析，图 1示。如所

2双足移动爬壁机器人倾覆因子与扭转因子由上述分析可知，机器人在爬行过程中，既受倾覆载荷作用，

分别以机器人受倾覆载荷和设机器人重心在 c点，重力为 G。将机器人重力由 c点移至又受到扭转载荷作用。为简化分析， O点，重力 G转化为 G和力矩，将力 G由 O点移到 O,扭转载荷进行分析。 则 再 。 ★来稿日期：0 9 1— 5★基金项目： 20—00江西省科技厅工业项目( 0 0 3 S04 )

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