11 屆本科畢業設計（論文）開題報告題 目 輪式懸磁吸附裝置結構設計與吸附可靠性研究 學 院 電氣與自動化工程學院 年 級 2011 專 業 電氣工程及其自動化 班 級 學 號姓 名 校內導師 職 稱 講師 校外導師 職 稱 畢業設計(論文)題 目輪式懸磁吸附裝置結構設計與吸附可靠性研究 一課題的目的和意義：今世界，機器人在各行各業中都得到了廣泛的應用和發展，其研究與應用水平已成為衡量一個國家經濟實力和科技發展水平的重要標志。作為機器人研究領域的重要分支，爬壁機器人綜合運用了機器人移動技術和吸附技術。它可以在豎直壁面 壁面 器的內 面 運動， 工 成一 的 。爬壁機器人 的 展了機器人的動 和工作 ， 重 的研發 和的應用，自世以currency1到各國的廣泛“。目面的題爬壁機器人在作業fi，flfl 要 設 器 器” ，要 其 一 的 力， 力， 要機器人吸附機構的吸附力 。吸附裝置作為爬壁機器人要的成 ， 性作用， 以設計一吸附 可靠的吸附裝置， 在研究的重 ， 。課題研究的要內 ：， “文 ，了 磁吸附 及其磁吸附爬壁機器人的發展 和本 爬壁機器人 意的力學分和吸附 性研究 其 ，磁吸附 的外 和吸附 行設計，設計可靠的磁吸附 ， 磁吸附 的本結構和工作 ，研究其 作 。分磁吸附 作中面的題，結 了 ， 成磁吸附 實 作。，分 磁吸附 吸附可靠性研究 。在 吸附裝置 行靜態和運動狀態的力學分，針吸附裝置在運動 程中存在的三類可 失效 式：沿壁面滑移 縱向 覆 橫向 覆，探索吸附裝置安全吸附的條 與吸附力的“系。針吸附裝置障 力的設計要 ， 吸附裝置障的力學 ，研究各情 的障礙 力， 采取 應措施高其障性 。 最，處 實驗 得數據，做數據曲線圖，分爬壁機器人工作fi各個面的吸附可靠性得 “結論。再將實驗 得數據與ANASYS仿真的數據結果作比，證 論的正確性， 吸附可靠性研究為 論了實驗依據。三 文 索及參考文 目錄1陳勇, 王昌 , 包 東. 新 爬壁機器人磁吸附 優化設計J. 兵工學報, 2012, 33(12): 1539-1544.2Meng M. A wall climbing robot for oil tank inspectionC/2006 IEEE International Conference on Robotics and Biomimetics. 2006: 1523-1528.3王軍波, 陳, 孫振國. 爬壁機器人變磁力吸附 的優化設計J. 華 學學報: 自科學版, 2003, 43(2): 214-217.4蔡麗君. 履 式爬壁機器人設計與研究D. 上海工程技術 學, 2011.5張俊, 張華, 萬偉民. 履 式爬壁機器人磁吸附 的磁場及運動分J. 機器人, 2006, 28(2): 219-223.6G o , ang Y, Ren , et al. Str ct ral parameter optimi ation design for albac permanent magle railJ. sica C: S percond cti it , 2010, 470(20): 1787-1790.7張 . 輪式懸磁吸附爬壁機器人研究D. 工業 學, 2012.8 正 , 軍, 王 , ”. 新 爬壁機器人附壁 與仿真J. 學學報: 工程科學版, 2011, 43(2): 211-216.9 . 壁面 爬壁機器人的研究D. 海 學, 2008.10張.國內外壁面移動式機器人發展 . 工程技術學院學報,1994,16(l),27-31.11 . 磁 磁場 量系的研究D. 工業 學, 2008.12Sil a M , Barbosa R S, li eira A C. Climbing Robot for erromagnetic S rfaces wit D namic Ad stment of t e Ad esion S stemJ. Jo rnal of Robotics, 2012, 2012.13Ji- ang A N, Yan- e , Jie , et al. Researc on adsorption mec anism of wall climbing robots based on internall balanced t eor J. Jo rnal of arbin Instit te of ec nolog (New Series), 2007, 14.14currency1. “壁面爬壁機器人的研究D. 工 學, 2012.15fifl . “壁的 磁吸附爬壁機器人研究D. 工 學, 2010.16陳勇, 王昌 , 包 東. albac 磁吸附機構的 分及優化J. 高技術 , 2013, 23(5): 484-490.國內外研究 狀及分爬壁機器人 的，其開可以”到本 1966年研 的依靠吸附的爬壁機器人機，機器人用電力動機得吸附力實 壁面行。 發在全 內爬壁機器人技術研究 ，各國研 各類 的機，在上世 年 ，國內的研究人 一領域。 機 ， 都 本的吸附 爬 。為了 在豎直 壁面作業，吸附力 要 證機器人本的靜態 吸附， 得機器人在各 的運動中安全的 壁面。 以采用式取可靠的吸附力，成為了爬壁機器人技術研究最為 內 。 currency1 ，爬壁機器人的吸附式要為以 三類：磁場吸附， 的吸附和仿吸附國內發展 狀國內爬壁機器人的研究 ， 已取得 成果。 工程 學作為 ，1997年成 研 的水 壁 爬壁機器人8 ，采用 磁 ， 與 壁 合成吸附機構， 工作氣 ，高磁吸附力。 ，研 了磁吸附的履 式的 壁 爬壁機器人4。 磁力履 爬壁機器人， 條履 上均勻分布30 磁 ，移動fi始終 持一 數量的磁 和壁面接觸以 證機器人的 吸附在壁面上。機器人的運動和轉向 控 兩側履 的速度currency1實 ，用車上的 計實 機器人的控 。 針 磁力履 式爬壁機器人 性的 ，華 學孫振國，王軍波，陳設計了一變磁力吸附 3，為變磁力吸附 的兩工作狀態。將徑向磁化的 柱 磁置 軛中的 孔中，氣 a把軛隔為稱的兩半， 磁可在孔中自 轉動。 磁 與外部撥動-回復機構 接，實 磁吸附力的調 。華 學研 的輪式磁吸附爬壁機器人7， 磁安裝在車子底盤上，工作fi與導磁壁面非接觸。機器人要 輪式移動車和特殊設計排列的 磁吸附機構成。稱分布的動輪采用非磁性材料，用差速動實 轉向。將 磁吸附機構安裝在車底盤上，與導磁壁面 持一 的距離，則機器人既可以 地運動 承一 的 。 工 學在研究輪式爬壁機器人fi設計了一可調磁 吸附 14。本磁力吸附裝置根據磁力夾 工作 設計，整結構 磁和軛成。將半徑為R的徑向磁化的 柱 磁安裝在 軛中，軛被氣 D分隔成稱的兩半，當 磁 性向為水平fi，呈吸附狀態，在軛 工 和兩 的氣 1d 中 成閉合的磁場，向機器人爬壁fi 的磁吸附力 當 磁 性向為豎直fi，呈卸 狀態，在兩側軛中 成閉合磁場，幾乎 向工 吸附力。一currency1，便可以實 機器人上 工作壁面的操作國外發展 狀本在個領域 領 地。傳履 式磁吸附爬壁機器人磁吸附機構的 磁 鉸鏈聯接在一，其壁面適應 力差。，本研究人 研 了一面向曲面的分散機構9，吸附機構將 磁直接鑲嵌在履 上， fi在履 上裝置段剛性導桿，將 桿級 接，一currency1，機器人無論在什么的壁面上都可以 證履 與壁面的接觸， 影響其運動 性。 要意的，為了磁吸附機構稱， 以2的冪 分配導桿個數。本應用技術研究 研 依靠磁輪吸附的爬壁機器人10。機器人依靠 磁 作的 車輪吸附 吸附在壁面上，可以在各 導磁壁面移動。兩 電機控 吸附 實 機器人的 運動，機器人的攝像機可以傳輸圖像，實fi監控工作 場狀 ，的機械臂可以安裝各操作工 成諸 的工作。機器人壁面和路 適應 力， 會壁面 層 油漆造成破壞。爬壁機器人 狀分 7爬壁機器人實質 吸附力產壁面的正 力， 依靠摩擦力克服自重在壁面上行的移動機器人。上述發展 狀中可以看，爬壁機器人的研究焦 集中在吸附式和行機構上。三要的吸附式，仿吸附廣闊， 技術 剛剛，數研究還停留在試驗階段， 可行性。 吸附壁面材料適應 廣， 要 壁面比光滑以 證其密封性，漏氣 影響其吸附性 ， 的產 可避免的產噪聲輻射。磁吸附式分為 磁吸附和電磁吸附，結構簡 吸附 力，壁面 狀適應 力， 只適合在導磁性 質。在爬壁機器人各行式中，腿 式機器人壁面適應和 渡 力， 跨 的障礙， 存在結構復雜，控 度 ，運動速度慢”缺 。履 式機器人發展早，壁面 狀適應 力，工作壁面的接觸面積 ， 存在耗 ，轉向阻力 ，運動 ”缺 。輪式移動系機構簡 ，質量 ， 耗 ，控便，運動 ， 和壁面接觸面積 。爬壁機器人吸附技術和行技術 機 合，無論 吸附式還行式，都要考 到兩 的 適應性。針本課題的實 ，輪式磁吸爬壁機器人 優 目類機器人 兩要 式：一用懸 的非接觸吸附機構產吸附力，用非磁性材料 作輪currency1動機器人運動，懸磁結構 存在壁面適應 力差，障 ”缺 。 一直接用磁 作輪，輪既做吸附結構做動行機構， 的高性 磁，其質地 ， 振動 力 以磁輪在工作 程中 ，安全性 高。 上述 成為了研究的重 。 成課題 的條 要 及 1了 磁吸附裝置的本 2 吸附裝置靜力學分 3輪動磁吸附要 兩 式：一吸附機構和和動機構分離 一動行機構既 移動 吸附的式。 一 在輪動車 部安裝 磁， 磁輻射面積廣 吸附力 力，結合輪動，機器人可以 移動 要 持 的吸附力 證機 磁和壁面的距離 ，磁力 磁與壁面距離 的 。 了機器人的障 力和曲面的適應 力，當機器人 曲面fi會 距離 的 吸附力， 面 障礙 fi，會為底盤 導與 磁發 。 行機構既 移動 吸附的式currency1的用 磁材料 作機器人輪， 的 磁材料材質 ， 振動性 差，吸附效 高，題設計了一度 吸附效高的輪式懸磁吸附裝置題“4 運用 分 ,要 運用ANSYS ， 吸附裝置靜力學分 ，意的力學分和吸附 性。 工作計 fi 安排fifl 論文工作 度（要內 成要 ）2015.1.1 1.20 ， 料201