机器人技术的发展,已列为国家科技创新发展的重点。利用机器人代替人力,不但能够大量节省人力资源,而且经过精确设计的机器人在处理重复性高、枯燥的工作过程,能够体现出更高的效率与较低的出错率[2]。

在机器人技术革新与发展状况,欧美以及日本等发达国家一直以来都占领世界先进水平。虽然我国近年来因大力发展机器人技术,在机器人领域许多方向都取得显著进步,诸如我国的工业机器人生产量大幅上升以及对外依赖程度逐年下降[3]。但在许多机器人制造的核心技术领域,仍由外国垄断。大部分的机器人技术与设计仍然处于研发阶段,并未能投入实际的生产与使用。在市场方面,虽然中国拥有广大的消费市场,但整体产业链极度不完善,市场推广体系不够成熟,更为重要的是许多产业布局水平低而且重复性严重[4]。机器人技术作为目前全球范围都广泛关注的领域,将会是未来提升我国国家综合实力与国际竞争力的关键因素。

由于机器人是多种学科技术交叉的产物,所以一个机器人的诞生也融合了繁多复杂的技术。其中机器人的远程遥控技术是非常关键的研究方向。目前的机器人遥控技术主要由红外线,Wi-Fi,蓝牙等等。其中红外遥控是一种无线、非接触控制技术,具有功耗低,成本低,易实现、抗干扰能力强,信息传输可靠等优点,因此被诸多电子设备尤其是家用电器厂商广泛采用作为无线遥控方式。经过调制的红外信号,传播距离远,编码与解码电路简单,并且能有效抗干扰,非常适合机器人的远程遥控。

蓝牙与Wi-Fi相似,本质是一种通信协议。作为一种无线技术标准,可实现移动设备、固定设备以及楼宇个人局域网之间的短距离的数据交换。蓝牙除了拥有无限、非接触式、低功耗、成本低、易实现等优点外,相比于红外最大优点是保密性强。蓝牙通信通常需要主从设备之间通过密码配对,密码验证成功后方可配对建立通信,因此保密性强于红外传输。另外蓝牙通信具有许多种通信模式,可自由选择最适合的模式进行组网通信。论文网

现如今机器人的应用越来越广泛,功能更加多样化,也能够适应更加复杂苛刻的工作环境。在许多非常严苛甚至危险的工作环境下,大量的人力成本投入以及较高的作业危险系数,会给社会经济带来较大负担。因此各种能运用于极限环境的特种机器人的开发便应运而生。爬墙机器人,作为特种机器人的一种,主要工作与大倾角、垂直甚至倒挂的壁面[5]。

爬墙机器人拥有在水平地面以及垂直壁面移动的能力,根据其使用的场所以及目的,在爬墙机器人上装配不同功能的部件,诸如探头、清洁工具、喷头等以实现不同用途[6]。例如,现代城市高楼林立,大厦墙面多采用玻璃幕墙,因常年裸露在外,需要定期进行清理与维护工作。但人工搭乘吊篮这种作业方式不仅危险性高并且效率低,成本高。而通过使用爬墙机器人,不仅避免了人工高空作业的危险性,同时由于机器人的高效性能够大大提高工作效率,并且节省人工成本。

为了代替高成本,低效率的人工劳力,可工作于高空作业环境的爬墙机器人的研究受到越来越广泛地重视。随着机器人技术的革新与进步,机器人的遥控技术已较为成熟,爬墙机器人的研究重点多为墙体壁面的吸附方式与特殊环境下的作业方式[7]。到现在为止爬墙机器人的主要用途为:

(1)核工业:对核废液储存储罐进行检查、探伤与裂缝焊接等;

(2)石化工业:对球形或者圆柱形大罐的内外壁面进行检查探伤,除锈与喷漆等;

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