爬壁机器人及行走机构说课讲解

爬壁机器人及行走机构一、爬壁机器人分类1.1真空吸附式真空吸附式爬壁机器人可分为单吸盘式和多吸盘式单吸盘式多吸盘式一、爬壁机器人分类1.2磁吸附式磁吸附爬壁机器人是依靠磁力吸附于壁面，适用于导磁性材料构成的壁面。一、爬壁机器人分类1.3旋翼吸附式

使用螺旋泵或者涵道的风扇产生合适的推力，从而使机器人能够稳定可靠地贴附在壁面上

一、爬壁机器人分类1.4机械力抓持吸附式

SpinyBot的脚上有极细小的倒钩刺，通过在粗糙壁面上“扣”住凸缘实现爬壁，适合在水泥壁面、砖壁面上作业一、爬壁机器人分类1.5基于范德华力的仿生壁虎脚掌吸附式(干性粘剂--人造仿生壁虎脚)大量的微精细刚毛保证了壁虎脚掌与接触面的充分接触，从而产生强大的黏附力一、爬壁机器人分类吸附原理图

二、爬壁机器人移动方式2.1腿足式2004年，美国密歇根州立大学研制的两种双足式小型爬壁机器人.这两款样机均采用欠驱动机构，用三个电机驱动机器人的五个自由度，减小了机器人的重量和能量消耗，可以在光滑无孔的壁面上可靠吸附，例如在墙壁、天花板上爬行，以及在两个相邻表面间作过度爬行，也可爬越管道一类的障碍物。

二、爬壁机器人移动方式

香港城市大学和英国多个大学的学者在2005年合作开发出了多足部多吸盘式爬壁机器人RobugⅡs，如右图所示。

该机器人属于吸盘式爬壁机器人，智能性高，自由度高，能够在各种危险和复杂的环境下工作。它最大的特点是具有自动寻迹功能和非常灵活的脚，机器人不仅在墙壁上和地面上能够自由移动，而且还能在爬行中实现的从地面到墙壁转换的自动爬壁。

2.2车轮式

日本三菱重工两组永磁铁安装于机器人腹部能够保证机器人可靠地吸附于钢质表面，用于壁面检测、清洁和喷漆等作业。

二、爬壁机器人移动方式二、爬壁机器人移动方式2.3履带式右图所示，哈尔滨工业大学研制了永磁铁吸附履带行走式爬壁机器人，靠两条履带的差速移动来实现转弯。在履带一周上安装有数十个永磁吸附块，其中的一部分紧紧地吸附在壁面上。移动时，履带在运动过程中，可以保持固定数量的永磁吸附块吸附于壁面，也就保持了一定的吸附力。二、爬壁机器人移动方式2.4框架式（混合式?）把真空吸盘和电磁铁分别安装于框架上。特点：移动速度较慢，机构设计和运动步态规划比较复杂，在实际应用中如果损坏修复麻烦。三、爬壁机器人吸附移动方式

特点总结移动方式优点缺点适用的吸附方式轮式移动速度快，控制简单着地面积小越障能力低真空吸附磁吸附足式壁面适应能力强越障能力强负载能力大一般为多吸盘形式结构控制复杂移动动作为间隙性速度慢真空吸附磁吸附仿生粘性材料履带式着地面积大，吸附可靠性高，壁面适应性强，行走速度较快，负载能力大机构复杂转向困难真空吸附磁吸附仿生粘性材料3.1移动方式及吸附方式特点三、爬壁机器人吸附移动方式

特点总结

吸附方式优点缺点负压吸附对壁面材料物要求、负载能力较强，技术相对成熟壁面粗糙度要求高、需要真空泵、有噪音、太空中适用正压吸附（推力吸附）无泄漏问题，对壁面形状适应性强，越障容易控制复杂，噪声大、体积大、效率低、技术不成熟太空中不适用电磁吸附控制方便、负载能力强、无噪音壁面需导磁、维持吸附力需要电能，电磁铁本身重量大永磁吸附不耗电，负载能力强，无噪音壁面控制比较繁琐步行时磁体与壁面离合需很大的力，且吸附表面必须为磁性材料机械力抓持吸附吸附牢固，能跨越一定的障碍只能在有抓持的壁面上吸附通用性差干性粘剂（仿生壁虎脚掌）无噪音具有较好的吸附越障功能，对壁面形状、材质适应性强机器人体积不宜过大，目前只能用于微小型爬壁机器人加工较难，易损耗，技术尚不成熟四、主要参考文献

[1]BingLLuk,DavidS.Cooke,StuartGalt,etc..Intelligentleggedclimbingservicerobotfor

remotemaintenanceapplicationsinhazardousenvironments.RoboticsandAutonomousSystems,2005,

53(2):142-152[2]吴珂科.轮足组合爬壁焊接机器人运动控制系统的研究.[学位论文],上海交通大学,2012年2月