垂直攀爬机器人是一种能够在壁面上行走并且自动执行工作任务的机械装置,其搭载不同的工具可完成玻璃幕墙的清洗、管壁的探伤和船舶的喷漆等作业任务。其目的是代替人类在高空垂直立面位置作业。通过不同吸附方式和驱动方式的比较,并根据垂直攀爬机器人工作在墙面上,确定其采用多吸盘负压吸附和步进电机驱动的总体方案。利用D-H参数法建立了机器人翻转机构运动学模型,正运动学分析求解出了机器人末端在翻转过程中的位置坐标,逆运动学方程推导出了机器人各关节变量。针对垂直攀爬机器人的设计目标,用Solid Works软件完成了机器人机械结构设计,其中包括机器人外壳、移动机构和吸附装置。新型垂直攀爬机器人具有质量轻、性价比高、应用范围广和越障能力强的特点。采用内、外吸盘组交替吸附的方式进行攀爬运动。通过三个旋转关节使机器人实现了从地面到墙面越障过程。通过参数之间的计算确定了机器人零件的型号。在ADAMS仿真环境中建立了垂直攀爬机器人虚拟样机模型,并对其运动过程进行运动学仿真,验证了机器人在运动过程中的稳定性。通过ANSYS有限元分析软件对机器人的关键部件进行了减重优化以满足机器人轻量化的设计准则,有限元静力学分析确定其结构材料的选择满足刚度强度要求,模态分析验证了结构本身固有振动特性的合理性。控制系统硬件设计采用模块化的设计思想,分别从STM32单片机、舵机控制模块、步进电机驱动模块和电磁阀控制模块进行了选型。根据机器人运动过程,设计了垂直攀爬机器人软件系统主程序流程图。图62幅;表6个;参55篇。