种是移动机器人分别是移动跳跃机器人脚轮式移动机器人和水陆两用蛇形机器人。国内有苏州工业职业技术学院的曹建东等发明的气动爬杆机器人如图所示，其工作台上分别设有左，右轨道固定支架，固定支架之间设有运行轨道杆，其特点是运行轨道杆上穿设有左，右滑动导向固定块，两滑动导向固定块上各安装双杆伸缩爬行气缸，由此可实现机器人在轨道上自动来回爬行运动。图气动爬杆机器人的构造示意图图气动爬杆机器人的俯视图。图中标记为左轨道固定支架缓冲块左推紧气缸压紧块左滑动导向块方形固定块双杆伸缩爬行气缸右滑动导向固定块推紧缸固定块方形运行轨道杆固定三角件左限位固定块滚轮式行程开关导条传感器固定块定位传感器右限位固定块电磁阀组合信号接口工作台导线传输链导条固定块右推紧气缸右轨道固定支架此外还有山东建筑大学机电学院于复生的种气动爬杆机器人如图所示。这种气动机器人，属于机械制造领域。该爬杆机器人是由水平夹紧气缸，汇流板和电磁阀组件，加强支架，连接块，后顶杆，侧杆，前顶杆，垂直气缸，支架组成。水平夹紧气缸其外筒的前端牢靠地安装在支架上，其活塞的前端通过联接块与后顶杆相连，后顶杆的两端有销子插在侧杆的中间，在水平夹紧气缸的带动下，后顶杆可前后移动。前顶杆通过螺钉和销钉与侧杆联接，其端可方便地拆卸，以把机器人要爬的杆件包揽入内。加强支架通过螺钉与上下四根侧杆。汇流板及电磁阀组件，支架紧固地联接起来，构成了机器人的整体结构。这种气动爬杆机器人具有结构简单，可爬杆直径适用范围大，使用方便等优点。图爬杆机器人结构图水平夹紧气缸汇流板及电磁阀组件加强支架联接块后顶杆侧杆前顶杆垂直气缸支架研究内容该课题主要针对直径左右的杆，且保证在全负载情况下应该能够保持左右的运行速度，除此之外总重应该不得超过，同时得以保证最大的灵活性和最底的能量消耗。而且机器人的传动系统应该具有自锁机构以克服重力的影响。该机器人包括夹持机构移动机构驱动机构等组成。夹持部分有上下两个机械手组成。通过上下机械手的交替夹紧来实现爬杆机器人的支点定位和蠕动。移动部分采用连杆机构，驱动部分采用电气驱动。结构示意图如图所示。图爬杆机器人结构示意图研究方案方案分析欲使机器人在杆上自由移动，必须具备两种功能贴附功能与移动功能。贴附方式有吸附式和夹持式两种，运动方式有轮式履带式腿式及蠕动式。这些不同的方式可以进行多种组合，构成多种风格的机器人。吸附方案吸附式是通过面接触方式紧贴于壁面上，夹持式是靠点夹紧在杆上。吸附方式又有真空吸附和电磁吸附之分，其中真空吸附式用的比较多，因为它对壁面的要求不十分严格电磁吸附承载能力大，有很强的适应能力，但其应用范围窄，需要杆件壁面含有电磁场可吸附的含铁钴镶等材料。各种贴附方式的优缺点和比较如表所示。表爬行机器人贴附方案的比较贴附方式概要特点夹持式机械手由夹紧力产生的摩擦力使机械手夹紧在杆体上能适应任何壁面吸附式真空吸附真空泵设置许多吸盘，由真空泵装置产生吸附力，使机器人吸附在壁面上可实现小型轻量化，无需附加供气装置，但要求壁面有定平滑度喷射器在本体上安装喷嘴，由喷射器经喷嘴将压缩空气喷出。其周围形成真空，吸附在壁面上能效低噪音大，且需要供气装置，但可以达到高真空度，对壁面适应性强电磁吸附永磁体由永磁体产生吸附力，吸在壁面上吸附时不需终部能量式，符合本系统要求。所以选择电气驱动的方案。方案选择综合上述几种方案的优缺点。本课题拟设计种爬杆机器人，它的工作对象为城市杆状建筑，要求承载能力大接触面积小速度适中，适应能力强，能越障碍物。通过比较各种方案，本设计采用仿生尺蠖式蠕动爬行结构形式，这是种新颖的变直径杆仿生爬行机构设计方案，该方案能基本满足我们设定的工作状况。尺蠖蠕动式爬行具有很多优点，可实现在运动方向上任意长的距离提升重物，能获得更大的锁紧力，从而可传送较重的物体，结构简单紧凑运行平稳，控制简便，具有较高的技术经济效果。机器人爬行原理分析既然是仿生尺蠖式蠕动，那么在本机器人的设计中，将以实现机器人躯干的伸缩往复运动的主要动作为目标。往复运动的实现有很多种，常见的机构有不完全齿轮齿条双侧停歇机构曲柄连杆机构圆柱齿轮齿条机构螺旋丝杆机构等。这几种机构各有自己的优缺点，曲柄连杆机构可以很好地协调好机器人的整体工作。从图中可以看出，机器人的爬行动作原理可分为以下步在初始状态时，下机械手夹紧上机械手松开电机回转，驱动曲柄及和曲柄固接在起的下并联盘形凸轮顺时针转动，并推动下机械臂摆动，当下并联盘形凸轮转过升程角时，下机械手松开与此同时上移动凸轮向下移动过空行程，上机械手抓紧，及状态电机继续回转，此时上机械手夹紧，下机械手松开，机器人下部被提升到极限位置，即状态电机继续回转，当下并联盘形凸轮转过回程角时，下机械手夹紧与此同时上移动凸轮向上滑过空行程，上机械手松开，即状态电机继续回转，因为下机械手夹紧，上机械手松开，所以机器人上部在电机的提升推力下向上移动，当曲柄和连杆拉直共线时，机器人上部提升到极限位置，即状态从图中可以看出，减速电机每转动圈，机器人整体向上爬行次。图机器人运动过程图图机器人结构原理图电气设计根据设计要求，系统可以划分为几个基本模块，如下图所示。对各模块的实现，分别有以下些不同的设计方案电机驱动调速模块驱动电路采用型桥式脉宽调制驱动形式，如图所示。电路主要由大功率三极管三极管和光电耦合器等元件组成。该驱动电路可控制电机的正转反转和停止进度计划年月年月收集资料，确定设计系统总体方案，翻译有关外文资料及阅读技术文献，书写开题报告。年月年月开始总体设计，完成机械部分，传动部分设计。完成总装配图，图纸张，完成部分零件图图纸张等。年月年月完成电气控制部分设计，完成电气控制系统图，图纸张，撰写说明书。年月年月中期答辩年月年月编写毕业论文。年月年月毕业答辩准备和答辩。参考文献张海洪，谈士力，龚振邦，等壁面自动清洗机器人清洗工艺分析机电体化，王园宇，武利生，李元宗壁面清洗机器人发展趋势浅析引进与咨询，蒋新松机器人学导论辽宁辽宁科学技术出版社，郭洪红工业机器人技术西安电子科技大学出版社濮良贵机械设计高等教育出版社,杨存智爬杆绳机器人的研制机电体化，方建军何广平，智能机器人化学工业出版社机电体化张国平，杨杰，高婧宇爬壁机器人真空吸附及运动方式探讨液压气动与密封，贾延林主编模块化设计北京机械工业出版社蒋新松机器人学导论辽宁辽宁科学技术出版社纳威机器人集锦北京科学出版社,龚振邦等编著机器人机械设计北京电子工业出版社,指导教师意见指导教师签名年月日开题答辩小组意见论文选题有理论意义有工程背景有实用价值意义不大。论文的难度偏高适当偏低。论文的工作量偏大适当偏小。设计或研究方案的可行性好较好般不可行。学生对文献资料及课题的了解程度好较好般较差。学生在论文选题报告中反映出的综合能力和表达能力好较好般较差。学生在论文选题报告中反映出的创新能力好较好般较差。对论文选题报告的总体评价好较好般较差在相应的方块内作记号建议结论评议小组组长签名评议小组组员签名年月日上海电机学院毕业设计论文开题报告课题爬杆作业机器人设计学院系机械学院专业机械电子工程年级学号姓名周益导师定稿日期年月日爬杆作业机器人设计选题背景及其意义随着国民经济的飞速增长，人民生活水平的提高，城镇中随之矗立起无数电线杆路灯杆大桥斜拉钢索等高层建筑。这些高层建筑壁面多采用油漆电镀玻璃铜结构等，长期以来会形成灰尘层，酸污染影响城市的美观，同时空气中混合的酸性物质也会对这些城市建筑特别是金属杆件造成损坏，加快它们的生锈，并缩短它们的使用寿命，需要定期进行壁面维护工作。它们通常高米，有的甚至高达百米，会给操作人员带来不便和危险。因此本课题拟设计爬杆机器人，可以在没有障碍的光杆上爬行，代替人工进行这些高空危险作业，从而把人从危险恶劣繁重的劳动环境中解脱出来。具有良好的经济效益和社会效益。文献综述国内外研究现状与发展趋势机器人技术是近年来迅速发展起来的门综合学科。它综合了力学机构学机械设计学计算机工程自动控制传感技术电液驱动技术人工智能仿生学等学科的有关知识和最新研究成果，代表了机电体化的最高成就。尤其是进入年代以来，机器人技术的进步与其在各个领域的广泛应用，引起了各国专家学者的普遍关注。许多发达国家均把机器人技术的开发研究列入国家高新技术发展计划。移动机器人作为机器人学的个重要分枝，其研究工作始于世纪年代。移动机器人的最成功应用是自动化生产系统中的物料搬运，用于完成机床之间机床与自动仓库之间的工件工具传送。移动机器人的运动灵活性能，大大增加了生产系统的柔性和自动化程度。现在，移动式机器人的研究开发除上述应用外，还涉及许多其他应用领。如在建筑领域完成混凝土的铺平壁面的装修检查和清洗采矿业中行隧道的掘进和矿藏的开采农林业中从事水果采摘树枝修剪圆木搬运军事上用于探测侦察爆炸物处理。福利方面进行盲人引导，病员护理等。爬行机器人是机器人大家族中的员，爬升机器人因为需要克服重力的作用而可靠地依附于爬升表面上并自主移动，完成特定条件下的作业，区别于平面移动机器人，故爬升机器人是机器人领域的个重要研究分支，从运动方式上来表征的种机器人，形式是多种多样的。从动力源进行划分，主要分为机械式和气动式两大类。从有无控制系统的层面进行划分，主要分为普通型和智能型两大类。普通型就是只有动力源执行机构，智能型相比普通型还有反馈控制机构。最早开始研究且研究最多的是爬壁机器人，适于高层建筑水力发电大坝等垂直壁面和大球形表面上的危险作业。对于管道外壁表面，已有车轮移动形姿态可变形尺蠖形和多关节形机器人，用于石油化工企业等多为水平管线上的检查和诊断，且牵引力较小。爬行机器人并不少见，但是通常来说，这类规器人大多采用多足来进行移动或是使用腹部的摩擦表层来左右扭动前进。更主要的是，平常的机器人，因为体积或行动方式的影响，不能到些特殊的地方进行工作，比如说管道，壁面等等特种用途的领域。国内外很早就对爬行机器人进行研究工作，获得了丰硕的成果。目前，国内外提出的些依附于杆体表面的自动爬行机构主要有电动机械式爬杆机器入电动液压式爬秆机器入和气动蠕行式爬杆机器人。电动机械式爬行器是由电动机带动链轮带轮齿轮驱动夹紧杆体的前后轮向同方向转动，依靠行走轮与杆体的摩擦力使爬升器沿杆体上升下降。螺旋运动爬升机器人的爬行动作是由轮子的安装位置决定的，轮子滚动方向与水平面成定角度，这样轮子转动时它在杆体上形成的是螺旋轨迹，沿此轨迹通过电动机的正反转，该机构便可实现上升和下降运动。电动机械式爬杆机器人和螺旋线运动爬杆机器人都是以电动机带动滚轮压紧杆体，依靠此摩擦力带动整个机器人沿杆体上升和下降。如果工作阻力和重力大于摩擦力就不能安全运作，且机器人总体机构较复杂。气动蠕行式爬杆机器人用气缸驱动机构实现交替夹紧和移动，其向上爬行时气缸动作个周