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输电线路杆塔攀爬巡视机器人研制

中国电力 2020年第11期53卷 162-167页

作者：卫晓东李易李祺梅佳李庆梅周立民王志军刘达北京国网富达科技发展有限责任公司北京100070

输电线路杆塔结构复杂,而针对杆塔巡视的攀爬机器人的研究比较少。基于杆塔的T型防坠落导轨,研制了一种采用永磁吸附方式实现杆塔攀爬功能的巡视机器人,解决了机器人在输电线路杆塔上的可靠吸附及攀爬巡视问题。杆塔巡检人员通过遥控系... 详细信息

输电线路杆塔结构复杂,而针对杆塔巡视的攀爬机器人的研究比较少。基于杆塔的T型防坠落导轨,研制了一种采用永磁吸附方式实现杆塔攀爬功能的巡视机器人,解决了机器人在输电线路杆塔上的可靠吸附及攀爬巡视问题。杆塔巡检人员通过遥控系统对机器人进行远程控制,利用机器人搭载的云台摄像头获取图像视频信息,并通过图传系统传输到手持显示终端,实现了对杆塔及防坠落导轨的巡视工作,能有效地发现杆塔存在的问题,便于杆塔巡检人员及时掌握缺陷信息并消除缺陷,为巡检人员提供科学的决策依据。

关键词：输电线路杆塔攀爬 T型防坠落导轨永磁吸附巡视机器人图像视频采集远程控制

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爬壁机器人变密度拓扑优化吸附结构研究

机械科学与技术 2021年第6期40卷 821-827页

作者：赖欣师靖远彭天宇张晨蕾西南石油大学机电工程学院成都610500

针对目前爬壁机器人自身重量过重、机身结构过于复杂的问题,提出一种爬壁机器人吸附结构变密度拓扑优化法。通过对爬壁机器人吸附于壁面时影响较大的主要结构部件进行三维建模,引入变密度拓扑优化法对所选用的部件在Ansys Workbench软... 详细信息

针对目前爬壁机器人自身重量过重、机身结构过于复杂的问题,提出一种爬壁机器人吸附结构变密度拓扑优化法。通过对爬壁机器人吸附于壁面时影响较大的主要结构部件进行三维建模,引入变密度拓扑优化法对所选用的部件在Ansys Workbench软件中进行结构优化。根据机器人工作实际情况设置边界条件和载荷,合理去除爬壁机器人主体部件中对结构强度影响不大的区域。根据优化结果重建模型并和原始结构模型进行应力分析对比,从而实现对爬壁机器人主体结构的拓扑优化。将优化后的吸附面结构与优化前的吸附面结构在ANSYS中对比,在保证爬壁机器人底板强度一致的基础上达到轻量化的目的,有助于提高爬壁机器人的灵活性和运动控制能力。

关键词：永磁吸附爬壁机器人变密度拓扑优化轻量化设计

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重载爬壁吸附行走机构的设计与研究

控制工程 2015年第2期22卷 356-359页

作者：郭红霞王雄榆林学院能源工程学院陕西榆林719000

吸附行走机构是各种用途爬壁机器人的核心部件,机构的吸附可靠性和行走灵活性是影响爬壁机器人的重要因素。首先总结分析了吸附行走机构工作原理及设计的关键点,针对吸附行走机构基本设计要求,介绍了一种液压控制的重载爬壁吸附行走机构... 详细信息

吸附行走机构是各种用途爬壁机器人的核心部件,机构的吸附可靠性和行走灵活性是影响爬壁机器人的重要因素。首先总结分析了吸附行走机构工作原理及设计的关键点,针对吸附行走机构基本设计要求,介绍了一种液压控制的重载爬壁吸附行走机构,阐述了重载爬壁吸附行走机构的永磁吸附履带机构、动力驱动单元等组成部分设计和技术参数,通过对其受力分析得出了重载吸附行走机构动力驱动单元的关键动力参数,并介绍了配套的液压系统与控制系统的功能元件选型和控制模块设计,在不同的转向半径和吸附对象上进行了运行试验,分析了重载吸附行走机构转向能力与液压动力的关系,研究吸附对象厚度参数对重载吸附行走机构吸附能力的影响,经过试验分析表明,设计的重载爬壁吸附行走机构具有较好的稳定性、液压控制吸附行走机构的重载负载能力强。

关键词：爬壁机器人吸附行走机构重载永磁吸附可靠行走

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履带式爬壁除锈机器人设计及试验

机械设计与研究 2023年第5期39卷 29-33页

作者：赵飞姚震球凌宏杰王琦镇江市高等专科学校电气与信息学院江苏镇江212028 江苏科技大学海洋装备研究院江苏镇江212003

针对修船作业中船舶壁面的除锈问题,设计了一种单纯采用永磁吸附实现附壁的履带式爬壁机器人,利用其上搭载的高压水射流装置实现除锈。首先,设计的永磁吸附单元由多块永磁体组成,采用Halbach充磁方向布置,单块磁吸附力理论接近1.4 kN;然... 详细信息

针对修船作业中船舶壁面的除锈问题,设计了一种单纯采用永磁吸附实现附壁的履带式爬壁机器人,利用其上搭载的高压水射流装置实现除锈。首先,设计的永磁吸附单元由多块永磁体组成,采用Halbach充磁方向布置,单块磁吸附力理论接近1.4 kN;然后,机器人行走方式采用同步链传动、双链条履带结构,使永磁吸附单元可靠稳定的吸附在壁面上,链条的涨紧采用垂直涨紧和水平涨紧相结合的方式,驱动系统采用双电机驱动及锥齿换向结构,同时清污盘与框架的连接采用十字铰接式柔性设计。最后,对制造的永磁吸附单元开展力学实验,对搭建的功能性样机开展水平运动、垂直爬壁和1∶1实船模型爬壁等实验。研究结果表明:制造的单块永磁吸附单元的吸附力可达1 kN,满足机器人抗倾覆要求;功能性样机在爬壁实验中是可以可靠附壁的,同时可实现机器人的行走和转向运动,为后期工程样机积累了实验数据,为机器人进一步优化奠定了基础。

关键词：爬壁机器人履带式永磁吸附爬壁实验结构设计

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金属壁面爬壁机器人力学分析及性能试验

制造业自动化 2022年第9期44卷 36-39页

作者：杨雪健张小俊张明路河北工业大学天津300130

针对大型金属壁面检测困难的问题,提出设计了一种爬壁机器人通过在金属壁面上爬行来对金属壁面进行检测维修。通过三维作图软件SolidWorks对机器人进行结构设计,机器人采用链轮链条式行走及永磁吸附方案。对爬壁机器人在金属壁面上的力... 详细信息

针对大型金属壁面检测困难的问题,提出设计了一种爬壁机器人通过在金属壁面上爬行来对金属壁面进行检测维修。通过三维作图软件SolidWorks对机器人进行结构设计,机器人采用链轮链条式行走及永磁吸附方案。对爬壁机器人在金属壁面上的力学模型进行静力学分析,通过Ansys Maxwell磁力仿真软件对磁铁结构进行设计优化,得到单块永磁单元的结构尺寸,最后样机在试验平台进行负载和失稳实验,从而验证设计的合理性和可靠性。

关键词：爬壁机器人永磁吸附仿真试验

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风电塔筒爬壁机器人吸附结构设计分析

机电工程 2018年第9期35卷 939-943页

作者：侯嘉瑞万熠孙立新山东大学机械工程学院高效洁净机械制造教育部重点实验室山东济南250061 河北工业大学机械工程学院天津300132

针对风电塔筒外壁面检修困难的问题,对当前风电塔筒检修的方式、缺陷、需求进行了分析,对现有爬壁机器人的机械结构、吸附方式、主要功能进行了归纳,提出了一种可适应曲面吸附爬行的新型机器人机构。该机构可辅助或替代人工进行风电塔... 详细信息

针对风电塔筒外壁面检修困难的问题,对当前风电塔筒检修的方式、缺陷、需求进行了分析,对现有爬壁机器人的机械结构、吸附方式、主要功能进行了归纳,提出了一种可适应曲面吸附爬行的新型机器人机构。该机构可辅助或替代人工进行风电塔筒的检修,具备两个旋转自由度,采用了一种新型永磁爬壁吸附结构,可稳定吸附于风电塔筒外壁面并在壁面移动;利用Solidworks、Maxwell等软件进行了爬壁机器人的结构建模及吸附机构的吸附力仿真;对爬壁机器人在不同的失稳条件下进行了受力分析,得到了所需吸附力数值;将吸附单元仿真结果与计算所需吸附力进行了比较。研究结果表明:该爬壁机器人吸附能力符合稳定吸附要求,可以稳定吸附于风电塔筒外壁面。

关键词：爬壁机器人永磁吸附风电塔筒检修

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大型油罐爬壁机器人吸附结构的优化设计

机械设计与制造 2014年第9期 181-184页

作者：周新建刘祥勇华东交通大学载运工具与装备教育部重点实验室江西南昌330013

以用于大型油罐视频检查的爬壁机器人为背景,对爬壁机器人的吸附结构进行优化设计。综合已有的吸附结构方式,结合实际应用环境,选择履带式永磁吸附方式,通过分析爬壁机器人可能的失效形式,计算得到了最小吸附力,并在仿真实验的基础上,... 详细信息

以用于大型油罐视频检查的爬壁机器人为背景,对爬壁机器人的吸附结构进行优化设计。综合已有的吸附结构方式,结合实际应用环境,选择履带式永磁吸附方式,通过分析爬壁机器人可能的失效形式,计算得到了最小吸附力,并在仿真实验的基础上,分析比较了最小吸附单元可能的四种结构形式,确定了吸附单元最终的结构形式,计算校核该种结构形式的吸附力的可靠性。最小吸附单元包括永磁体、扼铁、隔磁块,磁吸附力大小主要受尺寸、结构布局的影响,利用SolidWorks建立最小吸附单元的三维装配模型,将装配模型导入ANSYS Workbench中,对模型进行磁场分析得到其磁通密度云图和磁吸附力云图,将分析结果进行比较选择,确定理想模型吸附力的大小,最终通过试验制造,验证吸附结构的真实承载情况。

关键词：爬壁机器人履带结构永磁吸附有限元分析

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轮式超声波检测爬壁机器人稳定性分析

机械设计与研究 2016年第5期32卷 25-30页

作者：刘继刚唐东林贾品元西南石油大学机电工程学院成都610500 中国石油长庆油田分公司第五采油厂西安710018

针对圆柱型储罐检测要求,设计了一种轮式超声波检测爬壁机器人,分析了机器人爬行器能够适应的曲率半径范围。通过稳定性分析,建立了处于任意壁面倾角任意姿态爬行器的力与力矩平衡方程,分析了爬行器失稳形式及其产生原因。通过MATLAB仿... 详细信息

针对圆柱型储罐检测要求,设计了一种轮式超声波检测爬壁机器人,分析了机器人爬行器能够适应的曲率半径范围。通过稳定性分析,建立了处于任意壁面倾角任意姿态爬行器的力与力矩平衡方程,分析了爬行器失稳形式及其产生原因。通过MATLAB仿真分析得到爬行器两种主导失稳形式,求得防止爬行器失稳最小吸附力,并分析了稳定吸附力与重力和壁面倾角以及姿态角等参数的定量关系。结果表明:爬行器的主导失稳形式是壁面滑移失稳和横向倾覆失稳,爬行器在壁面倾角处于π/2时稳定性最低,减轻爬行器重量稳定性会提高所需吸附力会减小。

关键词：爬壁机器人轮式永磁吸附罐壁稳定性

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一种新型爬壁机器人的研究

机床与液压 2014年第21期42卷 80-83,87页

作者：张捷袁祖强吴航南通理工学院机电工程学院江苏南通226002 南京工业大学机械与动力工程学院江苏南京211816

提出一种新型永磁吸附式爬壁机器人,采用三角形车身结构,两个三角履带前轮和一个万向后轮,适用于压力容器的圆柱形或球形壁面。利用Pro/E软件建立实体模型,将数据导入ADAMS软件中,并对其建立约束、定义材料属性和接触、添加驱动等完成... 详细信息

提出一种新型永磁吸附式爬壁机器人,采用三角形车身结构,两个三角履带前轮和一个万向后轮,适用于压力容器的圆柱形或球形壁面。利用Pro/E软件建立实体模型,将数据导入ADAMS软件中,并对其建立约束、定义材料属性和接触、添加驱动等完成动力学模型建立。以6 m/min的速度进行半径2 m的圆柱面爬行仿真和爬越5 mm余高焊缝仿真,并与传统四轮式机器人对比。仿真结果表明,该爬壁机器人可有效适应圆柱形壁面,与壁面贴合可靠,同时爬越焊缝时可大大减小冲击和振动。

关键词：爬壁机器人三角履带轮永磁吸附 ADAMS 虚拟仿真