爬壁水下清扫机器人国内外研究现状_毕业论文

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爬壁水下清扫机器人国内外研究现状

国内外的相关技术来看,目前用于水下清扫用的机器人还不是很多。像类似于这种壁面清扫或者是检测用的机器人大多是爬壁机器人,而这种爬壁机器人是机器人中的新品种,用于在垂直壁面上工作,由于这种工作超过了人类极限,因此又称为极限作业机器人。从相关文献查看可以得知,日本[3-8]在这方面还是比较突出的,美国[9、10]、英国[11-13]、法国[14]、意大利[15-17]、西班牙[18、19]、澳大利亚[20]也不断的深入研究。而国内相对落后,目前只有北京航空航天大学[21]、哈尔冰工业大学[22]、上海大学[23-25]、上海交通大学[26-28]等高校在研发。85064

爬壁机器人的研究重点自然是在爬壁,如何使机器人成功的吸附在壁面及在壁面稳定的行走,又如何自由的避开障碍物等等问题都是研究的重点。从目前国内外的相关文献中查看,总的来说,爬壁机器人的吸附方式大概有真空吸附、磁吸附和气流负压吸附等几类吸附方式。但是这几种吸附方式都是各有优缺点。对于真空吸附而言,它不会受吸附壁面的材料所限,不管是什么样的壁面材料,真空吸附方式的爬壁机器人都是可以吸附的,但是真空吸附的缺点又是显而易见的,那就是,当壁面凹凸不平的时候,真空吸附的吸力就会受到影响,从而它的承载能力就会下降;磁吸附它可以分为两种方式,一种是永磁吸附,另一种是电磁吸附。对于磁吸附而言,他对于壁面的材料是很有约束的,必须是铁磁性材料才可以吸附,这相对于真空吸附而言约束是很大的,但是它也有自己的优点,那就是它的结构简单,吸附力远大于真空吸附,并且对于凹凸不平的壁面它的适应能力是远远好于真空吸附的;气流负压吸附的原理则是根据靠螺旋桨产生的气流负压力的壁面法向分量将机器人压在壁面上,这种方式的吸附的最大优势就在于它的吸附大小可以控制,但是它的运动精度以及吸附的稳定性是有限的。论文网

2国内外机器人行走机构

就国内外的情况看来,目前采用磁吸附方式的爬壁机器人大约有四种,分别是多足步行式、吸盘式、履带式、群集型。而这四种方式则是各有千秋。

(1)多足步行式多足步行式爬壁机器人是由日本研发的具有内力补偿磁力吸附机构的机器人,它具有六个磁力吸附机构,它们可以靠自身产生强大的吸力,同时即便产生很大的吸力它也可以很容易的吸附和脱离钢制的壁面。这种爬壁机器人的重量大约是60kg,结构大致约为700*700*300(mm),最大移动速度可达100mm/s。如下图1。3所示[29]:

(2)吸盘式

这种方式的机器人可以通过永磁式吸盘的方式来实现在油罐和船体表面等磁导体上面行走。这种机器人的高度大约是0。6m,重量达25kg,承载能力大约可达10kg,最大移动速度是0。1m/s。如下图1。4所示[30]:

(3)履带式

履带式爬壁机器人已经有应用,清华大学所使用的油罐检测爬壁机器人就是使用的履带式,这个机器人的两侧履带都装有36块永磁铁,并且同时保证每时每刻有12块吸盘与壁面可靠吸附。该机器人的承载能力可达到20kg以上,最大移动的速度可达8m/min。如下图1。5所示[31]。

图1。5履带式

这些方式的爬壁机器人对于研究船体清扫机器人的行走都是有重大的意义的,它为我们研究机器人的行走机构是具有指导性作用的。

(4)群集型

系统主要是由两个(或多个)机器人组成,它的最大的特点就是有效负载大,移动速度快。如下图1。6所示[3]:

3国内外机器人清扫机构

从目前而言,国内外主要的清扫有两种,一种是坞内清刷,另一种是水下清刷,这两种清刷技术各有优点,同时也存在着缺点。 (责任编辑:qin)