（图纸+论文）爬墙机器人气压传动系统及控制硬件设计（全套完整）

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稳定性好，承载能力大，利于机器人的轻量化，并能跨越较大的障碍物。除腿部端各有真空吸盘外，机器人腹部设有吸盘，使机器人具有较大的负载质量比，可达.日本宫崎大学的教授研制出种具有两个旋转叶片的“飞行机器人”，利用两个旋转叶片产生的指向壁面的推力，使机器人与壁面间产生足够的摩擦力，而使机器人能够附着在壁面上。机器人装有两个的内燃机，速度为.，质量为向下向左向右的动作具有相同的动作原理。通过几个基本动作的组合，机器人便可以向各个方向运动。爬壁机器人的气压传动系统设计.气压控制回路设计根据机器人的结构，设计气动回路如图所示图气动回路.选择执行元件根据机器人的动作原理，主气缸及副气缸采用双作用单活塞杆气缸。主要参数尺寸气缸内径主气缸其内径由下式计算，即式中，工作推力，.，当.时则查机械设计手册，取标准缸径，行程副气缸由于推力较小，查机械设计手册，采用的小型气缸，行程综上，取主气缸为Ⅱ型气缸，副气缸为型气缸。耗气量计算主气缸已知缸径,行程，全程需时间压缩空气量副气缸已知.真空发生器过滤器吸盘的选择根据机器人在最大负载时时的重量为，选用型真空吸盘，该吸盘在真空度为.时的理论吸力为，机器人行走时最少有两个吸盘工作，该吸盘可以达到工作要求。真空发生器选用型，该真空发生器的最高真空度为.，耗气量为。真空过滤器用于过滤空气中和吸附表面的杂质，以保证真空发生器正常工作，选用型。.选择控制元件选择类型根据系统对控制元件工作压力及流量的要求，按照气动回路原图的要求初选各控制阀如下主缸换向阀为，通径待定。副缸换向阀为，通径待定。垂直机构组成。横向结构实现向左向右的动作，纵向结构实现向上向下的动作。具体结构为在块有机玻璃面板的上表面纵向安装个单出驱动气缸，下表面横向安装单出驱动气缸，这样活塞杆可以自由移动，然后在纵向气缸的前后两端面分别安装块与缸身垂直的面板，并在其上安装气缸及真空发生器，真空吸盘和分别安装在端面气缸的活塞杆上，横向结构的安装形式与纵向机构致。主要运动元件是个双作用单出杆气缸和个真空吸盘。利用压缩空气作为动力源，采用单片机和电磁阀来控制和切换气源，控制双作用单出杆气缸和真空发生器工作。机器人的本体重量为，简图如图所示图机器人结构简图.动作原理本机器人通过横向和纵向两组吸盘的交替吸附墙面而完成机器人的上升下降向左向右及停止个基本动作。主要的动作原理是以向上运动为例，假设机器人处于初始状态，即气缸呈收缩状态，端面驱动气缸伸出，让吸盘吸附在墙面，然后真空发生器工作，提供真空，这样整个机器人便可以通过真空在墙面上。接下来的动作如下释放吸盘的真空，并且缩回气缸，使吸盘脱离墙面通过吸盘的固定作用，切换纵向气缸的气路，使其活塞杆带动气缸向前移动定的距离气缸伸出，让吸盘接触墙面，并提供真空通过吸盘的固定作用后，释放的真空，缩回气缸，使吸盘脱离墙面切换纵向气缸的回路，使其带动缸身向前移动定的距离伸出气缸，并向吸盘提供真空，使其吸附墙面。从上面的动作序列可以看出，动作的结果是驱动整个机器人的躯体整体向前移动了步。它决定了机器人的应用范围。爬壁机器人的任务由单化向多功能化方向发展。过去所研制的爬壁机器人大多用于清洗喷涂检测等作业，作业任务往往只局限于单的任务。小型化微型化是当前爬壁机器人发展的趋势。在满足功能要求的前提下，体积小质量轻的机器人可较小能耗，具有较高灵活性，并且在些特殊场合也需要机器人具有较小的体积。由带缆作业向无缆化方向发展。由于爬壁机器人的作业空间般都较大，带缆作业极大限制了机器人的作业空间。所以，无缆化成为现在和未来爬壁机器人的发展趋势。.课题的目的及意义爬壁机器人是移动机器人领域的个重要分支，它把地面移动机器人技术与吸附技术结合起来，其主要作用是在壁面或顶部进行移动作业。随着经济的快速发展，城市中的高层建筑越来越多，许多高层建筑都以玻璃墙或其它幕墙为装饰，因此带来了建筑物幕墙的清洗问题。对于高层建筑物的幕墙清洗，特别是复杂幕墙的清洗，最好的解决方法就是用可在幕墙壁面自由爬行的移动机器人。目前已经有很多机构研究所等设计并制造出些可以代替人工完成高层建筑清洗任务的玻璃擦拭机等，推动了清洗事业的发展，带来了相当的经济效益。此外，爬壁机器人还用于核工业对核废液储罐进行视觉检查测厚及焊缝探伤等化工工业中机器人,气压,传动系统,控制,节制,硬件,设计,毕业设计,全套,图纸绪论.引言随着现代科学技术的飞速发展，机器人已越来越多地进入我们的生活领域，以机器人代替人类从事各种单调重复繁重危险以及有毒有害的工作是社会发展的个趋势。现代机器人般分为两大类类是工业机器人，主要指装配搬运焊接喷漆等机器人。另类是极限工作机器人，主要指在人难以到达的恶劣环境下代替人工作业的机器人。如海底资源的勘测开发空间人造卫星的收发战场上的侦察和排险核放射场所的维护高层建筑的壁面清洗灭火救助等。作为极限作业机器人重要开发项目之的壁面爬行机器人近些年来得到了蓬勃的发展，受到了人们越来越多的重视，目前，国内外已经有了相当数量的爬壁机器人投入现场作业。主要应用如下核工业对核废液储罐进行视觉检查测厚及焊缝探伤等石化企业对立式金属罐或球形罐的内外壁面进行检查或喷砂除锈喷漆防腐建筑行业喷涂巨型墙面安装瓷砖壁面清洗擦玻璃等消防部门用于传递救援物资，进行救援工作造船业用于喷涂船体的内外壁等。.国外爬壁机器人研究现状年日本大阪府立大学工学部的西亮教授成功研制出第个垂直壁面移动机器人样机，该机器人利用电风扇进气侧的低压作用作为吸附力，使机器人贴附在垂直壁面上。年他又采用单吸盘结构制作出以实用化为目标的第二代爬壁机器人样机。年俄罗斯莫斯科机械力学研究所研制出的用于大型壁面和窗户清洗作业的爬壁机器人也采用单吸盘结构。，该机器人利用风机产生真空负压来提供吸附力，吸盘腹部装有个驱动轮，机器人可在壁面全方位移动。美国西雅图的在波音公司的资助下研制出种真空吸附履带式爬壁机器人。其两条履带上各装有数个小吸附室，随着履带的移动，吸附室连续的形成真空腔而使得履带贴紧壁面行走。日本光荣公司研制了种多吸盘爬壁机器人，该机器人装有两组真空吸盘。机器人本体上自带两个真空泵电池控制系统和无线通讯系统。机器人次充电可以工作约分钟，工作范围为距遥控天线米以内，最大行走速度为，用于高大建筑物墙壁的检查工作。世纪年代初，英国朴茨茅斯工艺学校研制了种多足行走式的爬壁机器人。采用模块化设计，机器人由两个相似的模块组成，每个模块包括两个机械腿和腿部控制器。可根据任务需要来安装不同数量的腿，可重构能力强。机械腿采用仿生学结构，模拟大型动物臂部肌肉的功能，为两节式，包括上下两个杆个双作用气缸，具有三个自由度。稳定性好，承载能力大，利于机器人的轻量化，并能跨越较大的障碍物。除腿部端各有真空吸盘外，机器人腹部设有吸盘，使机器人具有较大的负载质量比，可达.日本宫崎大学的教授研制出种具有两个旋转叶片的“飞行机器人”，利用两个旋转叶片产生的指向壁面的推力，使机器人与壁面间产生足够的摩擦力，而使机器人能够附着在壁面上。机器人装有两个的内燃机，速度为.，质量为，可用于火灾等危险作业。美国密歇根州立大学研制了两种双足结构的小型爬壁机器人，均采用真空吸附方式。机器人由个移动关节和个移动关节组成运动机构，共个运动关节。采用模糊控制方式，机器人外形尺寸为高宽，质量为。机器人的步态规划采用了种有限状态机制来描述机器人的运动状态，并以此为基础建立了机器人的步态规划。机器人样机均采用欠驱动机构，减少了机器人的质量和能耗。机器人可以在墙壁天花板上爬行，以及在两个表面之间过渡爬行，也可爬越管道类的障碍物。年以来，西班牙马德里大学工业自动化研究所研制出种足式爬壁机器人。