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首页高空检测新方案:爬绳爬杆机器人设计与制作
本文主要探讨了一种专为解决高空绳索或杆塔检测与维护难题而设计的爬绳爬杆机器人。随着现代桥梁、管线和输电线设施的增加,确保这些基础设施的安全运行变得至关重要。传统的手动检查方法存在诸多不便和风险,因此研发一个能在悬索、输电线或管道上自主移动的无人巡检机器人显得尤为重要。 设计的核心是机器人本身的结构和工作原理。首先,机器人设计满足基本的需求,即移动性和贴附能力。移动方式采用的是轮式设计,通过调整预紧力的弹簧驱动滚轮,确保机器人能在刚性长杆或柔性绳索表面稳定爬行。这样,机器人能灵活适应各种环境,无论是硬质杆体还是弹性绳索,都能提供必要的抓握力和稳定性。 压紧机构是设计中的关键技术之一,它通过弹簧系统调节,使得机器人滚轮能够施加适当的压力在绳索或杆上,形成足够的摩擦力,防止滑落,确保机器人在垂直或倾斜表面的可靠攀爬。这种设计考虑了安全性,避免了人工操作可能遇到的风险。 控制部分,机器人采用了AT89c52单片机作为核心处理器,实现了遥控操作功能。用户可以通过遥控器轻松控制机器人的启动、停止、前进和后退等动作,极大地提高了工作效率和安全性。 国内外的研究者们已经针对特定领域进行了深入研究,如船体清洗机器人、高空除锈机器人和桥梁拉索检测机器人等。本文的设计则将这些技术融合,创新地应用于爬绳爬杆机器人的设计中,体现了机械电子工程领域的前沿进展。 作者赵鹏等人结合国内外研究成果,构建了一个实用的爬绳爬杆机器人,旨在减少高空作业的危险,并为未来的智能巡检设备提供了新的思路。这篇论文不仅介绍了机器人的设计细节,还探讨了其在实际应用中的潜力和可能面临的挑战,为该领域的进一步发展奠定了基础。
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电子设计工程
Electronic Design Engineering
第 26卷
Vol.26
第 23期
No.23
2018年 12月
Dec. 2018
收稿日期:2018-02-28 稿件编号:201802110
作者简介:赵 鹏(1996—),男,江苏苏州人。研究方向:机械电子工程。
随着桥梁、管线、输电线越来越多以及相应的安
全要求越来越严格,相应的安全检测也越来越多,桥
梁悬索检测、输电线路检测往往在高空进行,充满危
险因素,管线检测往往要在人们无法进入的地方进
行,因此设计一种能够在悬索、输电线或管路上运动
实现无人巡检的机器人显得非常重要。
国内外很多学者针对各种特定的行业,展开了
大量的研究。有对船体清洗开发的机器人
[1-3]
。德国
KAMAT 公司
[4]
开发了一种高空除锈机器人。张申林
的 桥 梁 拉索 检 测 机 器 人
[5]
。 华 南 理 工 大 学 研 制 的
Climbot 加持类机器人
[6]
。宁波大学的陈伟设计研制
了船体抛光小型机器人弯曲曲面行走系统
[7]
对于爬
壁机器人
[8]
有较良好的改善,并开展了故障诊断技术
研究
[9]
。
本文设计了一种爬绳爬杆机器人,阐述了其机
械构型与工作原理以及运动控制方法。
1 爬绳爬杆机器人结构设计
1.1 机器人总体方案设计
一般来说爬杆机器人正常工作需满足移动功能
和贴附功能。移动功能有 4 种:蠕动式
[10]
、履带式
[11]
、
轮式以及腿式。贴附功能有两种实现方式:夹持式
和吸附式
[12]
。传统吸附方式 有负压吸附、推力与加
持力吸附及磁力吸附等
[13-14]
。并且正常工作需要依
据抓持杆件的方式,爬杆机器人大体可分环抱式、钩
爪式和夹持式 3 类
[15]
。
本文设计的机器人机械机构主要包括以下几个
一种爬绳爬杆机器人的设计和制作
赵 鹏,吴濛涛,顾佳祥,陈 跃
(徐州工程学院 机电学院,江苏 徐州 221111)
摘要:由于某些绳索或杆工作的位置处于高空,而且需要定期检测和维护,用人力进行检测十分不
方便并且容易发生事故。基于这个目的本文设计了一种爬绳爬杆机器人,该机器人能够在刚性长
杆或柔性绳索上爬行,从而实现来替代人类来进行攀爬的目的。机器人的压紧机构通过调节弹簧
的预紧力来使机器人滚轮能够对绳或杆产生一定的压力从而产生足够的摩擦力,保证机器人能够
在绳或杆上稳定爬行。机器人采用 AT89c52 单片机进行控制,通过遥控可以实现启停、前进、后退
等功能。
关键词:爬绳爬杆机器人;单片机;遥控;压紧机构
中图分类号:TP242 文献标识码:A 文章编号:1674-6236(2018)23-0121-04
Design and production of a climbing robot for climbing rope
ZHAO Peng,WU Meng⁃tao,GU Jia⁃xiang,CHEN Yue
(Electromechanical Engineering Institute,Xuzhou University of Technology,Xuzhou 221111,China)
Abstract: Due to the high altitude of some ropes or rods,it is very inconvenient and prone to accidents to
detect and maintain regularly.Based on this purpose,this paper designs a kind of climbing robot which
can crawl on rigid long poles or flexible ropes,so as to replace human beings for climbing.Robot
compaction mechanism by adjusting the pre- tightening force of the spring to make robot roller can
produce certain pressure to rope or pole to generate enough friction,ensure the robot to crawl on the rope
or stability.The robot is controlled by the AT89c52 single chip microcomputer,which can realize start-
stop,forward and backward functions by remote control.
Key words: climbing rope climbing robot;single chip microcomputer;remote control;compaction
mechanism
--121
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