3.3 电极结构的优化设计 12

3.3.1 Schwarz Christoffel映射 13

3.3.2 共面双极电极吸附电容 13

3.4 实验测试 15

3.4.1 EMCO Q50-5 15

3.4.2 实验结果 16

4 负压吸附装置的开发 20

4.1 负压吸附原理 20

4.1.1 基于文丘里效应的负压吸附 21

4.1.2 基于真空泵的负压吸附 21

4.1.3 基于离心风扇的负压吸附 21

4.2 真空泵公式 22

4.3 负压吸附结构 22

4.4 PID控制图 23

4.5 实验测试 24

结  论 26

致  谢 27

参考文献 28

1 绪论

1.1 概述

吸附装置和机器人的结合诞生了爬壁机器人，然而由于爬壁机器人往往只有二维运动能力，他的应用受到了一定的制约，因此具有飞行吸附能力的飞行吸附两栖机器人应运而生。飞行吸附两栖机器人在发挥飞行机器人运动速度快，运动范围广的优势的同时，其吸附装置的采用，可以使得飞行吸附两栖机器人在有限负载的情况，大大延长了执行任务的时间，在公共安全、抢险救援、军事侦察等领域，具有很好的应用前景。论文网

吸附装置作为飞行吸附两栖机器人的重要组成部分，其性能直接影响到了飞行吸附两栖机器人的工作时间及稳定性。借鉴爬壁机器人的众多壁面吸附方式，研究这些吸附方式的特点，使用静电吸附和负压吸附来进行飞行吸附两栖机器人吸附装置的研究。

1.2 研究背景以及国内外研究现状

1.2.1 飞行吸附两栖机器人简介

1.2.2 吸附方式分类及其优缺点

1.2.3 国内外研究现状

1.3 研究目的与意义

通过研究飞行吸附两栖机器人的吸附装置，了解掌握不同吸附方式的优缺点。针对不同的应用场合下寻找相对应的合适吸附方式。通过建立吸附装置模型，研究真空泵吸附以及静电吸附的机理，仿真分析及实验产生吸附力的关键影响因素，建立吸附控制模型，研究真空泵和静电模块的闭环控制，进行吸附装置的开发与设计。文献综述

1.4 发展趋势

未来的飞行吸附两栖机器人的吸附装置的发展趋势是能够以更轻的吸附装置实现足够大的吸附力，能够智能控制吸附力来达到较低的功耗，能够实现更加模块化的设计以便于吸附模块的快速拆卸，快速组装，快速切换，能够确保吸附装置充足的使用寿命。

2 吸附装置的受力分析与优化设计

2.1 四旋翼飞行吸附两栖机器人简介

研究平台选择的是四旋翼飞行器，如图所示。每个转子的推力（T1、T2、T3、T4）由对应电机（ ,  ,  ,  ）的旋转所得。其中T1、T2两个电机顺时针旋转，另外两个电机逆时针旋转，这样可以抵消扭矩。可以通过改变4个电机的转速，可以控制四旋翼飞行器的飞行姿态。当T1=T2=T3=T3=1/4*整体重量时，飞行器将会悬停。相反地改变 和 的转速时，飞行器进行俯仰运动；相反地改变 和 的转速时，飞行器进行滚转运动； , ,和 , 间转速的不同则会引起偏航运动。之所以选择四旋翼飞行器作为平台，是因为其具有如下几个优点：