滑动式爬壁机器人负压吸附机构低能耗设计

ｒｏｔａｒｅｎｅｇｔｏｂｏｒ

第２８卷第３期２０１１年３月

机电

工

程

Ｖ０１．２８Ｎｏ．３

ＪｏｕｒｎａｌｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌ＆ＥｌｅｃｔｒｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＭａｒ．２０１１

滑动式爬壁机器人负压吸附机构低能耗设计冰

吴善强，黄佩佩，武丽君，毛傥生

（中国计量学院机械电子研究所，浙江杭州３１００１８）

摘要：为解决目前滑动式爬壁机器人能耗效率低下的问题，将低能耗设计技术应用到负压吸附机构设计中。开展了机器人安全吸附、负压吸附机构流体力学分析，得到了机器人工作负压、流量与吸盘尺寸、密封裙尺寸的关系，建立了机器人总体能耗与机器人尺寸之间的关系，并提出了应用现代计算流体力学方法，在负压发生器即离心风机上进行了流场仿真。对其特性进行了评价，并进行了滑动式负压吸附爬壁机器人负压吸附机构试验。其结果表明爬壁机器人系统能耗控制在２９８Ｗ以内，负压吸附机构可提供

２．５

ｋＰａ的负压，机器人可以稳定吸附在壁面，为爬壁机器人的低功耗设计提供了理论和实践基础。

关键词：爬壁机器人；负压吸附机构；低能耗设计中图分类号：ＴＨｌ２２；ＴＨｌ２３；ＴＰ２４２．２

文献标志码：Ａ

文章编号：１００１—４５５１（２０１１）０３一０３２０—０４

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仿生粘液吸附、抓持方式等¨划。比较不同吸附方式，

０

引言

负压吸附方式对不同材质壁面具有较良好的适应能力，因而得到了广泛的应用。对于滑动式负压吸附爬壁机器人而言。负压发生器对吸盘抽吸空气，与吸盘的空气泄漏动态平衡，则吸盘内产生一定程度的负压，内外负压差使机器人吸附在壁面上；负压发生技术是影响机器人综合性能及能耗的一个关键技术。目前国内外研究的滑动式机器人通常采用文丘里器、吸尘器风

壁面移动机器人又称爬壁机器人，它的突出特点

是可以克服重力作用，在一定倾斜度、垂直或者倒立的壁面上具有静止及移动的能力。它主要应用于核工

业、建筑业，消防系统和安检部门的检测、喷涂、清洗、侦查等任务。目前爬壁机器人的吸附方式主要包括负压吸附、磁吸附、真空吸附、螺旋桨推压、静电吸附以及

收稿日期：２０１０—０９—２７

基金项目：国家自然科学基金资助项目（５０９０５１７０）；浙江省教育厅资助项目（Ｙ２００９０９２５３）；浙江省自然科学基金资助项目（Ｙ１０９００４２）

作者简介：吴善强（１９７７一），男，浙江义乌人，博士，硕士生导师，主要从事机器人技术、运动控制方面的研究．Ｅ－ｍａｉｌ：ｗａ］Ｉｍｌｍｔ＠ｓｍｕｔ．ｃｏｎｌ