【摘 要】
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针对罐体、桥梁等大型设备检修、维护等无人作业需要,课题组研发一种电磁吸附爬壁机器人。本课题以轻量化为目标,对爬壁机器人结构进行静力学分析及优化设计,并对控制系统进行研究。针对电磁吸附爬壁机器人进行运动分析和步态规划,对机器人零件进行选材及轻量化设计。分析爬壁机器人在运动过程中不同步态下机器人的最大受力姿态,并对其进行静力学分析,分析关键零部件刚度的薄弱环节。针对薄弱环节刚度不足设计优化方案,经过仿
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针对罐体、桥梁等大型设备检修、维护等无人作业需要,课题组研发一种电磁吸附爬壁机器人。本课题以轻量化为目标,对爬壁机器人结构进行静力学分析及优化设计,并对控制系统进行研究。针对电磁吸附爬壁机器人进行运动分析和步态规划,对机器人零件进行选材及轻量化设计。分析爬壁机器人在运动过程中不同步态下机器人的最大受力姿态,并对其进行静力学分析,分析关键零部件刚度的薄弱环节。针对薄弱环节刚度不足设计优化方案,经过仿真分析对比确定采用增加支撑结构的优化方案,提升爬壁机器人薄弱环节的刚度并满足轻量化设计。设计以轻量化为目标的控制系统方案,实现对机器人爬行步态的精准控制。爬壁机器人硬件系统搭建以STM32F103VE微处理器为核心的控制系统和以芯片L6208为核心的驱动器,实现微处理器和驱动器的结合。爬壁机器人软件系统设计机器人的爬行状态判断、爬行运动和足部逻辑等子程序,实现控制系统模块化和层次化设计,完成控制系统的编程、检测和调试。保证爬壁机器人执行爬行过程中,机器人运动的连续性和平稳性。制作爬壁机器人样机,设计爬壁机器人爬行实验方案,并进行实验测试。爬壁机器人在垂直壁面中执行抬腿、迈步和落腿动作,测试连续爬行机身运动的平稳性;并对机器人双腿处于支撑时施加负载,机器人吸附在壁面上,测试机器人的负载能力。验证爬壁机器人爬行运动过程中机器人运动的连续性和机身的平稳性。图53幅;表9个;参52篇。
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