一种攀爬机器机械部分的设计-爬杆机器人-爬树【含三维SW】【全套16张CAD图纸】
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含三维SW
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编号： 毕业设计(论文)外文翻译（译文）学 院： 机电工程学院 专 业：机械设计制造及其自动化学生姓名： 学 号： 指导教师单位： 姓 名： 职 称： 年 6 月 3 日第 29 页 共 25 页毕业设计（论文）报告纸绳爬壁机器人与监视能力摘 要在过去不同的工程师和研究人员开发出能攀爬各种用途的机器人。在本文中，我们已经开发了在水平和垂直方向能够爬绳的机器人。此外，该机器人具有使用安装在机器人的顶部的相机来执行监视的能力。从相机到计算机的传输的视频的质量清晰和稳定的。因此，开发机器人用于监视用途不错的选择。此外，它可以被用于遍历建筑物的楼层。它使用一个红外线传感器来感测安装在各楼层的条。一旦条带被感测，滴机构被启动，其中一个特定的对象被丢弃到针对性的地板或位置。机器人可以在自动模式或手动通过RF信号从RF发送器工作。最后，机器人相比，许多其他发达国家的机器人的爬绳成本效益。关键词 ：机器人；爬绳；监测；微控制器；投递箱1.机器人现状介绍现代机器人技术正朝着多方面的变化，他们与权力的计算整合移动;这种机器人的元素成为解决其中许多人未能做到1实时问题的有效工具。机器人的形象与研究人员，工程师，和机器人制造商大相径庭。然而，它已被广泛接受，在工业中使用的今天的机器人起源编程物料搬运设备的发明中。机器人领域在各个领域，包括医疗，工程，检测，自动化和军事许多无限的应用。基于域的机器人有多种不同的任务和目标来执行。例如基于军事机器人必须要打开或关闭战场执行关键任务。炸弹扩散的责任就是这样一个例子2。另一方面医用机器人用于外科演习并根据操作任务。用于外科手术远程机器人是机器人等3的典范。这种机器人需要准确度和精密度在执行所需的任务。同样有能够执行从简单到非常复杂的任务范围广义或专门任务的许多基于域的机器人。监控和救援都可以通过各种各样的机器人，并在不同的领域进行两种复杂的任务。这两个任务都可以在军事，工程，安全等诸多机器人可以看出。监督是极大的兴趣已被许多研究人员和工程师有针对性的研究领域的一个领域。许多算法，技术，系统，部署和基础设施已被开发，并在过去提出的4,5。新兴领域，如图像处理，计算机视觉，智能动脉和更多发挥在处理与安全监控相关的问题具有重要作用6,7。大多数监视机器人具有视觉能力，以监测狩猎周边只是的特定区域的一般监测所需的对象或。出于这个原因，当我们谈论监控机器人，这是与这种机器人相关的一个重要组成部分是一个摄像头，它作为监视跟踪目标对象的检测和识别的主要手段。相机的定位，稳定性，质量和覆盖距离都是需要由作家所指示的在监视机器人安装的摄像机前，认为是非常重要的参数8。类似相机要求是必要的用于基于救援机器人。安装在机器人动员搜救工作带有摄像头的帮助下再次被各种研究人员和工程师探讨另一个活跃的研究领域9。机器人的定位和结构起到基于救援行动中起重要作用。机器人具有以这样的方式来处理它们被部署在前期状况和条件进行设计。一般救援行动发生困难的环境和地形条件。朦胧，海拔高度，面等具有挑战性的困难是救援行动的常见问题。机器人应该能够处理这样的困难，并为这些机器人照相机的定位和质量方面发挥用于实现期望的目标的一个重要的角色。值得一提的是，预先监控或救援机器人结合的智能和决策能力一定量如目标探测和识别。这种机器人的目的是不仅在周围而是分析和可视化的场景，使决策在物体检测，分类，场景分析的形式和对象跟踪10的视频和生活流传输。所有功能特定的救援或监视机器人可以有，这个类别的机器人应表现出一个主要的和强制性的要求是稳定和清晰的愿景稳定的摄像机位置。照相机（即，视觉）的稳定性取决于摄像机的位置安装在机器人和机器人自身的运动。例如，没有运动的静态机器人周围稳定的现场查看。相比静态机器人的移动机器人具有稳定性较差。场景的稳定性和质量是非常加上量和机器人的动作的方式。它公知的是机器人可以具有不同的运动，但主要是这些运动可分为五大类：垂直/水平（即行），旋转，曲线，振动和自由运动。自由运动是最复杂的，因为这里的运动没有具体的方向。另一方面，行运动是最简单的很多，但仍然照相机稳定性是重要的，需要进行机器人的运动过程中有效的控制。许多研究者线机器人和提出的技术工作与监视相机11的稳定性一起。在本文中，我们设计并实现具有稳定视力的垂直和水平移动，并可以用于监视和救援基于应用程序的简单和成本有效的机器人。具体地，本机器人具有绳的垂直和水平爬坡能力。此外，该机器人能够发送活饲料的通过无线发射器到服务器以进行进一步处理或决策。请注意，本文不讨论由机器人传输的场景处理方面。在第2各种爬绳的机器人正在与我们提出了爬绳机器人系统一起讨论：纸张的其余部分安排如下。硬件和软件的描述在第3与互连和各个部件的功能呈现。结果与性能分析部分给出4.最后结论和未来的工作是在第5节给出。2.介绍爬绳机器人设计在过去的工程师们开发能够爬绳，其可以被用于各种目的的各种机器人。在12爬绳任务由在水平和垂直的情况下实施为一个绳子遍历一个步态和方法来实现。提出了不同数量的模块和夹持在每种情况下绳索的不同方法。在另一篇文章中研究人员开发了一种自动爬壁机器人清洗玻璃幕墙，复杂的曲面和专门针对中国的国家大剧院。机器人自主可以爬上和清洁成形在半椭球13的外壁。一些时候，一个机器人被设计，一些条件不考虑上和功能，例如机器人成为在这些条件低效的。在14的研究人员线上提出了一种基于一个方法静态平衡分析来控制特别是在复杂的条件下的多条腿爬绳机器人的运动。在所有的爬绳机器人两个方面都很重要，绳子和平滑的运动时的抓地力。这两个特性是携带重量使用机械手，容易保持机器人的整体稳定性是重要的。我们设计的机器人计划垂直和水平爬绳索和可通过无线收发器通过手动控制而不管绳或特性的性质，如绳索的大小，无论是绳垂直或水平定向，以及是否绳索具有一些像障碍在绳子某些点结或弯曲。机器人计划有，尽可能和总成本被最小化以用于实际情况的机器人的设计是简单的。机器人可以用于救援行动，军事行动，科学研究上对人类，并且可以通过所提出的机器人来实现特定爬绳操作危险区域进行操作。它还可以提供轻松的构造函数;使他们能够在监视固定位置的整个环境。与监视能力绳子爬壁机器人基本上提供豪华的高在建楼房的建设者，并提供了其周围的每一层楼到输出设备的流媒体直播（视频）。最好是适合每当任务是有风险的，枯燥，危险，脏，不易被人体更高效地完成这些领域。这个机器人，在另一方面总会让他们清楚地知道整个环境的。使用照相机，随身携带重量，体重下降，暂停楼层之间的机制，通过远程控制和自动控制控制爬绳，监视能力：我们提出的机器人的主要特点可以概括如下。此外，在构成机器人使用的关键部件是微控制器，马达，照相机，传感器，RF发射器，继电器和供电。各种机器人卡扣都示于图1，而示于图的整体系统的设计和工作。 2和工作原理如下：机械机器人本身通过夹子固定在绳和含有各种机器人控制硬件组件，包括一个无线收发信机，用于从摄像机发送的视频流安装在机器人和用于手动控制的情况下，从用户接收信号。因此，这种机器人有两种工作模式，手动和自动。在自动模式下运动预先校准并预先计算。例如，在操作自动模式下，微控制器的编程中，一个恒定的预定义定时器被设置为机器人暂停这样的方式完成的。这是为楼层自动监控有效途径。如果通过已知的楼层之间的机器人移动的距离，则有可能在机器人以这样的方式进行编程以在各楼层为特定持续时间自动暂停。这是自动地板监视或检查非常有用。如果机器人在自动模式下工作，要监视那么只有一个在该地区或地板的视频馈送的形式方式信号被发送到服务器站。此外，还有能够在需要放弃一个项目的对象投递箱。一个项目可能是一个特定楼层或人被困着火大楼楼层内口罩工作的工人的工具。没有与我们提出的机器人相关的下拉框的各种有用的应用程序。再次这种下降框可以被控制并且使得自动对象降发生在这样的方式编程。与此相反的自动方法，手动方法使灵活性用户手动控制机器人和下拉框。当机器人的气候动态结构建筑物或地方，这非常有用。另外请注意，我们提出机器人不仅垂直，而且水平移动。那里有两个车轮它们到绳索的对要爬上它平行于长袍移动。没有，而运动的机器人结构misbalance的机会。还注意到，在水平运动，只使用单个绳索和两个轮被定位在这样的方式整体机器人结构处于悬挂位置。考虑在一个深区域落下的物体之间以高的结构如图当这种机制是有用的。 3.在我们的设计机器人可以向上移动到任何高度，但绳索的直径是固定的。其结构被设计以这样的方式，在可携带大约半的载荷 - 1公斤在我们的期望的位置丢弃负载。此外，该电路以这样的方式来提供最高的效率最快的反应制成。图1：根据垂直和水平运动的设计机器人图2：所提出的机器人监控系统的系统框图图3：机器人在深海领域的定位水平移动应用如在前面的段落所指出的，一个摄像机被安装在机器人的顶端这使得它穿过楼层生活串流。视频传输是连续的，无论是在自动或手动模式操作。从由机器人发送的流视频的各种图像示于图4。由于这是显而易见的，从那个流视频是相当清晰，稳定的图像。抖动的视频是最小的，并且主要是由于之间的无线信道发射器和接收器。系统和状态图的总体流程图显示在图5。使用硬件和软件的详细说明与它们的互连在下一节介绍。图4：从机器人由RF发射机传送到他下垂直和水平运动设计机器人PC终端稳定的视频流图5：（a）拟议系统的数据流图（b）建议系统的状态图3.软件和硬件组件说明和互连基本上大多数所使用的部件是硬件部件。它们或者是机械或电气部件。与机器人本身的主体开始时，机器人的形状为长方形。在机器人两个主要领域的前面可以看到。第一个是在包含操作的手动和自动模式的一些开关，如图6的（a）底部的蓝色条面板。这些开关被连接到机器人的实际电路和位于后面的透明区域。另外在顶部，两个车轮可以看出这是用于垂直攀爬。这些车轮的详细说明将在后面给出。现在从侧面看，所述内组件可以被看作是显示在图图6（b）。显然，第三轮可以在其用于机器人的垂直运动的机器人的中间看到。此外，请注意，中间轮实际上是两个磁盘的复合物。这两个磁盘互连用白色圆柱形材料。两个磁盘附着到正面和背面板，它是窗玻璃材料制成。窗玻璃材料重量轻，有许多功能，特别是在构造性用于攀爬目的机器人的身体有利。另外，在看的正面和背面板之间的间隙，该电子电路是显而易见的。在底部，我们可以看到的每6伏两个DC电池来提供电力的电路和马达连接到车轮。还可以看出两组链的，它们分别连接到每个车轮。图 6：机器人从正面，侧面图和背面与主要的部件被使用现在要朝背面板如图无线相机监控可以看出。图6（c）而且能够保持对象一个巨大的下拉框直到1kg的重物可以看出这是由它下面的一个电机滑动下拉框的上下控制。在机器人的右下方，红外传感器用于感测带。注意，在每一个楼层，在图中所示的感测带。图7（a）是用来使得IR传感器能够感测它并根据删除对象。这是在这里使用的红外线传感器的方法是在光泽识别其中检测不受目标颜色并且可以检测透明的目标。在此模式下，当光束击中一个目标，光束根据目标的光泽反映不同。传感器检测的基础上，如图光束如何反射光在光泽的差异。图7（b）。在此值得一提的是，感测是通过一个红外传感器进行只以检测，当使用操作自动模式在达到一个特定的楼层。虽然这样的地板检测可以通过摄像机本身通过计算机视觉和图像处理技术，但由于我们的目的只是使能爬绳，其他方面如处理监控图像的楼层自动检测机器人可以做的是不是我们的预定目标。图8和9示出了上述一些部件，包括在开关面板，无线相机，所述三个轮子（2水平，一个用于垂直移动），IR传感器，电机负责控制的下拉框的特写外表和下拉框本身。图7：（a）在由红外线传感器检测出的各楼层所用的带状传感器（b）由红外传感器中使用的操作的区别光泽模式图8：机器人，其包括（一）。IR传感器的各种部件（二）前切换控制面板（C）无线摄像机（D）为电机下拉框，开闭机构图 9：机器人，其包括（a）由窗玻璃材料中间轮来控制机器人的上下移动（二）上的车轮，以控制机器人的水平运动（三）下拉框的各种组件我们在机器人的设计中使用的另一特征是在顶部，底部和整个使用限制传感器。如在图中所示的限制传感器。 10用于感测地板的端部。当到达顶楼，极限传感器接触，我们需要有在地板上的最后一个平台。在接触地面的电动机的反转机构将被激活，并且机器人将在相反方向移动。同样，当机器人到达底部，在底部的限位传感器触摸地球或一个平台移动机构停止。与限位传感器碰撞之后沿相反方向运动和运动停止在底部示于图。图10（b-c）。以类似的方式水平极限传感器以相同的方式工作。图10：（一）限位开关为水平和垂直移动终端（b）由该纵上限开关（c）该机器人停止的由垂直下限开关快照机器人停止的快照。现在讨论的车轮的运动，重要的是澄清，有正在使用的两种类型的绳索。如示于图11，并在上面的段落表明我们是否正在谈论的垂直或水平运动，它负责绳索在车轮转动的装置是一个电机。这种电机被称为保时捷汽车。保时捷马达如图所示。图11（a）是两节电池的上方。与此马达有两条链连接到它，一个用于水平移动，而另一个为垂直运动。当机器人在垂直方向上移动，如图所示。图11（b），在远端的两个平行的绳索被简单地用于支持和附着在上面的两个轮子后面。主绳索是黑色的，并打算通过机器人的中间是负责向上拉动机器人或带来将其向下。正在使用的绳索的前视图，如图所示。图11（c）具有这反过来被连接到安装在图中所示的中间轮另一钩的钩型。 11（d）所示。附着点示于图。 11（E）。绳索向上拉并在机器人上的支撑件的顶部上的金属棒被休息如图。 11（F）。另一方面为水平移动，就没有必要为黑绳。仅一个绳索的使用量和机器人处于如图挂在两个轮子的顶部位置。 11（G，H）。图 11：各种组件和机器人包括：（a）附着在保时捷马达水平和垂直轮控制（二）这两个绳索和中间黑色绳两种链的功能被用于垂直运动（c）中使用的黑色绳用于与扣垂直运动来自（d）关于中间轮（E）两者带扣（f）当拉起黑色绳索在机器人的顶部（GF）上的金属杆休息的连接的第二扣锁在在悬挂位置，同时水平地移动所述机器人的两个快照。现在参照实际的电路的微控制器，用于控制和同步所有操作及电子元件被用来诸如继电器，开关，RF模块，马达和传感器。在我们的机器人，我们采用了Microchip的PIC16F87X这是一个功能强大且易于程序15。该芯片拥有256字节EEPROM数据存储器，自编程，一个ICD，2个比较器，8通道10位模数（A / D）转换器，两个捕获/比较/ PWM功能，同步串口的可配置为三线串行外设接口（SPI）或2线内部集成电路（IC）总线和通用异步收发器（USART）。所有这些特性使其非常适用于汽车，工业，家电和消费类产品的先进水平，A / D的应用程序。另外4个继电器被用于控制垂直，水平运动和下拉框机制。继电器允许一个电路切换可以是彼此完全分开的第二电路。另外一个RF模块用于在手动控制的情况下，从射频发射机接收信号。我们已经使用了433MHz的RF发射模块。它具有3uV的灵敏度。该RWS-434接收机工作从4.5到5.5伏直流，并具有线性和数字输出。最后，在软件来说，我们只用Visual Basic的操作的手动和自动模式的编程和下降的机制。我们已经实现的代码附录中给出。在设计机器人IV.Performance分析机器人在各种场所和高度进行测试。这款机器人是垂直和水平测试，截止到7楼，直到300英尺视频传输是整个运动相当稳定。除了运动本身是光滑的，并以恒定的速度。由传感器条的识别是完美的，所述机器人暂停约十五秒钟每层以允许足够的时间在下拉机制采取地点。当然暂停时间可以在代码被修改。因此，在运动和前面讨论的其他功能方面，机器人表现出很不错的表现。我们在10个不同的地方所测试的机械手。表1：机器人组件的成本组件成本以美元微控制器2直流电机10下降直流电机（保时捷）120IR传感器4射频模块15解码器2继电器6电子元件10遥控器20机械费30电池10摄像头35其他20总计284在成本方面，表1示出机器人的一个粗略估计。这种机器人的平均成本低于约300美元这是相对于其他爬绳机器人的合理费用。5. 结论在我们的工作中，我们设计和开发能够垂直和水平移动的爬绳的机器人。主要用它在诸如地板，建筑工地，深洞等。此外，该机器人可用于survillenc目的一个安装照相机的不同位置，以删除对象。在运动由机器人发送视频到电脑是稳定的。此外传感机制是为了删除一个对象，该机器人具有暂停一段时间下探至发生相当完美。这是通过感测条带在每个楼层进行。此外，机器人的设计是在所使用的组件和机器人的整体性能而言效率。作为比较不同的爬绳机器人也很划算。最后为今后的工作中，智能显著量可以在我们的机器人结合，如不使用传感器，但使用的眼光在地板暂停。相机可以发送地面到服务器的图像，并基于计算机视觉和图像处理技术，该场景可以分析和识别。此外，我们可以在结合水平和垂直运动同时在操作的手动和自动模式。有可能是在地面以上的公寓。因此初始和主运动可以是垂直，而次级运动可以是水平的。参考文献1坎普C. C.，Edsinger A.和托雷斯 - 加拉E.，为人类环境，IEEE机器人与自动化杂志，第一卷机器人操纵的挑战。 14，没有。 1，20页 - 29页，马赫2007。2布赖恩日，辛迪伯特利，罗宾墨菲和詹妮弗伯克，深度感测显示为炸弹处理机器人，在PROC。的IEEE国际研讨会上的安全，保安和救援机器人2008年，日本仙台，第146 - 151页，2008年10月。3毕强姚明和广闻，-Research的遥操作机器人系统临场感，在PROC上。对机电工程与自动化（ICMA 2011），北京，中国，页2308 IEEE国际会议 - 2311 2011年8月。4 Juhyun公园，Jeonghun彩，Myoungheum公园，Sukwon香港和朴孝敏金，在多目标环境，国际期刊安全及其应用，卷上的智能视频安全监控系统的研究与主动跟踪技术。 6，没有。 2，第211- 216，2012年4月。5艾莉森韦克菲尔德，私人保安，监视与社会，第一卷的公共监视功能。 2，没有。 4，第529 - 545，2004年。6伊斯基耶多E.，基于知识的图像处理进行分类识别在监控应用中，在PROC。在IEEE国际会议图像处理的2006年，美国亚特兰大，第2377 - 2380，2006年10月。7胡W.，谭T.，王L.和马来亚银行S.，在对象运动和行为，系统，人IEEE交易视觉监控的调查，与控制，C部分：申请和审查，第一卷。 34，没有。 3，第334 - 352，2004年8月。8罗伯特博多尔，安德鲁Drenner，保罗Schrater和尼可拉斯Papanikolopoulos，优化相机放置用于自动监测任务，日记和智能机器人系统，卷。 50，没有。 5，第257 - 295，2007年11月。9马克Micire，演化和救援机器人的场上表现，期刊领域机器人技术，第一卷。 25，没有。 1-2，第17 - 30，2008年1月。在移动机器人视觉规划分层表示，在PROC：10李翔，Sridharan说M.和石岐张地看或不看。对机器人与自动化（ICRA）2011年，中国上海，6239页的IEEE国际会议 - 6244，2011年5月。11 Soofiyani F.R.，拉赫马尼上午和申请的请求项M.，直移动路径规划移动机器人在静态环境中使用元胞自动机，在PROC。第二届国际会议的计算智能，通信系统和网络，利物浦，英国，第67 - 71，2010年7月。12 Nadeesha拉纳辛哈，雅各Everist和卫民申，模块化机器人登山，在PROC。对智能机器人与系统，圣地亚哥，美国，2007年11月IEEE / RSJ国际会议。13 R刘，G宗，H张和X利，清洁机器人建筑外墙体复杂的曲线，在PROC。 。第六届国际会议上的登山和步行机器人及其配套技术的移动机（CLAWAR 2003年），意大利卡塔尼亚，PP的825 - 834，2003年9月。14利玛窦Zoppi和Rezia酒店M. Molfino，多条腿多拉拢行走和攀爬机器人：网上静态均衡分析，先进机器人，第一卷。 20，没有。 2，第165 - 180，2006年。15数据表：（OC /downloads/en/deviced / 30292c.pdf）作者的相关信息坎扎扎法尔获得学士学位的计算机工程从赛义德先生工程技术大学（SSUET），卡拉奇，巴基斯坦。目前她正在为研究助理在计算机工程系。她的研究兴趣包括机器人，通信系统和无线网络。易卜拉欣M.侯赛因获得了计算机工程硕士学位从赛义德先生工程技术（SSUET）的大学，卡拉奇，巴基斯坦和B.E.计算机网络专业化从N.E.D.计算机工程工程大学技术。目前，他正在为计算机工程，SSUET系的助理教授。他的研究领域包括无线通信和网络，无线网络设计，信号和图像处理。他在国际期刊和会议上发表的研究数量。用于施工服务的最小自由度混合爬杆操纵机器人1 绪论目的旨在描述设计样机的特点和爬杆/操纵机器人通过极点和弯曲部分的能力。设计/方法/方式机器人主要部分引入具有混合（并行/串行）四自由度（自由度）机制的还介绍了一种具有独特夹具设计。成果研制出一种具有爬坡能力和操纵杆具有弯曲和分支的能力，另外至少需要4个自由度的机器人，同时发现电气驱动对于爬杆机器人是一个很好的选择，它比气动和液压缸具有更好的优势研究限制/影响在未来的工作当中，机器人的半工业规模对工业机器人的设计和制造是一个很好的启发。实际影响随着对夹持模块和工具模块最后的修改，机器人将能够做一些服务工作，像管道测试，管/极清洁，公路灯泡更换等。独创性/价值为建设与服务工作设计和制造一个具有最小自由度的爬杆和操纵机器人。关键词：设计，并行编程，运动学，极点，机器人2 介绍爬壁机器人已获得很大的重视，近年来由于其潜在的应用在建筑和高大的建筑维修，农业收获，公路和桥梁维修，船厂的生产设施等等都有体现。如果需要提高串行多足机器人在复杂工作坏境中的使用，就需要在更大程度上提高其自由度。众所周知，串行配置需求量更大的扭矩在关节上，因此爬壁机器人的关键就是要求较大和较重的致动器从而在较小的有效载荷重量比。对比结果使用并行平台在减少的重量/功率比，从而使有效载荷早期在这一领域主要通过移动球面（窗口）机制集中在六自由度研究上（梅尔莱特，2000；到nshoff，1998）Salter et al建模和模拟了一种具有气动执行器和平行六自由度的并联机器人，该模型具有一个较大的有效载荷能力，这对于工业爬杆机器人来说是一个很重要的环节（Salataren et al., 1999）后来阿拉西利等人，制作了一个能够自主攀沿管状结构的并联机器人，该机器人采用高夫斯图尔特作为机器人平台，该平台的驱动器采用六气缸气动伺服控制，他们的机械结构使用了六气缸作为抓手（一个夹具使用三个气缸）总共使用了12个驱动器但不包括所需的机械臂驱动器（Aracil et al., 2003），该机械结构是相当复杂的，因此有能力通过任何方向的弯曲，并能够让他适合移动沿线的树木和复杂的结构，因此，我们需要设计的是一种不太复杂具有沿着人类设计的路线和不太复杂的结构移动的能力，同时该结构拥有最小自由度和最低数量的驱动器。此外，气压缸在机械装置的使用过程中还存在着压缩空气从压缩机到气缸的转移问题但最近几年来，机械工具在一些工业领域中的应用导致了更加注重不少于六自由度平行机制的研究，大多数最近几年的研究集中在三自由度机械机构上（Pierrot et al., 2001; Gosselin et al., 1992b; Tsai, 1996）在沿杆或具有弯曲和分支结构的管状结构上移动就必须具有四个自由度（沿垂直于管轴的翻转和旋转），同一自由度在爬杆的应用中对于大部分操作和维修工作中也是必不可少的。在Vossoughi中讨论了关于平面并联机构应用在并联结构机器人的详细建模机制和选择过程（2004）。就作者所知，对于这样的操作还没有四自由度的机械结构来提供二自由度的翻转和旋转，在本文中，该机构显示利用并行/串行机制来提供具有二自由度翻转和二自由度旋转的轴（这将在以下描述出来）。并行/串行机器人同时具有刚性全并联机构和串联机器人扩展工作区的优点（Romdhane，1999）.在Zakerzadeh中四自由度机制的完全意义上的运动学分析已经提出et al. (2004).该机构还利用新型夹具设计，使它适合安全爬杆操作3概念（方案）就像前面所提到的，沿着具有弯曲和分支的管状结构运动，至少需要四自由度。这些包括Tz：沿着极轴运动的平移自由度（图1），归零：沿着极轴左右旋转的旋转自由度（图2），接收：沿轴的径向方向旋转的旋转自由度（图3）图3-1攀沿杆图3-2绕极轴旋转图3-3弯曲段运动 结合以上三自由度和沿极轴径向翻转运动的翻转自由度，为在杆上达到目标点以后的必要操作提供必要的操作性能（即修理，维修或生产等操作比如焊接）4 机器人的设计和组成要设计的爬杆机器人主要由三部分组成（图5）：三自由度的平面并联机构，串行Z轴旋转机制，夹钳。结合三自由度平面并联机构和具有旋转机制的极轴提供的二自由度翻转和平移，这就需要在最后一章对设计目标做出解释。图4-1机器人进行焊接操作图4-2爬杆机器人模型除此之外，线性气缸要用于平行机械手来安装包围杆，因此需要减少夹具的动作时间。一个手爪连接到一个机械臂，另外一个连接旋转平台的底部，这样就可以达到，该夹钳有四个自由度与之想对应，同时可以满足在不同的截面和几何构型的轴和杆上运动。4.1 三自由度平面平行机械手通常意义上的三自由度平行三角平台由移动平台通过三个简单的运动链连接到一个固定的底座组成，每个运动链通过三个独立自由度关节组成，其中的一个是活动关节（Gosselin以及其他人），Hayes和一些人通过研究表明，有1653种不同平行三角平台能够转变成为三自由度机构，对于所推荐的机械结构，three-RPR机制可以被选定为机器人的平面平行部分。4.2 旋转机构旋转机构是由导轨，滑动单元，齿轮组和电机组成，图1显示的是导轨和滑动单元，该导轨是环绕着极轴的T形圆导轨，滑块单元由特定的轴承组成，它能够在所有可能的配置中承受在各种实践和维护机器人的稳定性的过程中产生的力和力矩，该滑块有一个下夹持器通过一个由简单传动装置连接的电机驱动，当保持其中一个夹钳固定通过旋转运动其他夹持器可以绕极轴旋转。4.3 夹持器该夹持器具有一个独特多指设计，它只需通过一个简单的电机来适应杆的不同截面和尺寸，每个夹具包括2v多指灵体，双转轴电机，左右各两个螺钉和双直线导轨，特殊的多手指布局的使用不仅增加了夹具的扭矩处理能力同时也提高在不同杆的截面和尺寸的适应性，滚珠丝杠的摩擦系数为0.1，两条直线导轨将承受机器人在爬升的过程中载重，选定的双轴电机相对于机器人的重量来说很小，图2展示了夹具的制作。图4-3-1旋转机构系列图4-3-2机器人装配夹具在典型的爬杆应用中各个组成部分的结合运动展示在图3-5，表1显示的原版本的规格和机器人工
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