氣缸驅動爬桿機器人的設計含proe三維及4張CAD圖帶開題

氣缸驅動爬桿機器人的設計含proe三維及4張CAD圖帶開題,氣缸,驅動,機器人,設計,proe,三維,cad,開題 XXXXX XXX設計(XX)開題報告 學 生 姓 名： 學 號： 專 業(yè)： 設計(論文)題目： 指 導 教 師: 20XX年 3月 19日  XXX 設 計（XX）開 題 報 告 1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，每人撰寫 2000字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 引言 隨著社會的不斷發(fā)展，各行各業(yè)的分工越來越明細，尤其是在現(xiàn)代化的大產(chǎn)業(yè)中，有的人每天就只管擰一批產(chǎn)品的同一個部位上的一個螺母，有的人整天就是接一個線頭，人們感到自己的工作比較枯燥，于是人們強烈希望用某種機器代替自己工作，因此人們研制出了機器人，用以代替人們?nèi)ネ瓿赡切﹩握{(diào)、枯燥或是危險的工作。機器人是高級整合控制論、機械電子、計算機、材料和仿生學的產(chǎn)物，是一種典型的機構和電控制結合的產(chǎn)物，在工業(yè)、醫(yī)學、農(nóng)業(yè)、建筑業(yè)甚至軍事等領域中均有重要用途。 在市政工程中，有大量的安裝及維修等工作需要爬桿作業(yè)。對于較粗的桿件，人工攀爬和工程車作業(yè)都比較方便。但是對于一些直徑較細，強度較小的桿件比如路燈桿等，人工攀爬較為困難。應用帶升降機的工程車進行作業(yè)，作業(yè)成本較高，而且對于狹窄的胡同，工程車難以進入，造成作業(yè)困難，因此爬桿機器人的研制一直是市政工程研究的熱點。爬桿機器人與一般在地面上移動的機構有著很大的不同，因為它要克服重力來工作，并依靠圓柱桿的表面上升，進行自主移動，完成特定條件下的工作。本文主要是介紹一種適合于在圓柱桿狀物體表面爬行的氣壓驅動爬桿機器人。 1、機器人的分類 機器人的種類多種多樣，從應用環(huán)境出發(fā)，將機器人分為兩大類:工業(yè)機器人、特種機器人?；蛘叻譃閮深悾褐圃飙h(huán)境下的工業(yè)機器人、非制造環(huán)境下的服務與仿生機器人。 仿生機器人是未來機器人領域的一個發(fā)展方向，按仿生學角度來分可分為：蝗螂式爬行機器人、蜘蛛式爬行機器人、蛇形機器人、尺鑊式爬行機器人等。 按驅動方式來分可分為：氣動爬行機器人、電動爬行機器人和液壓驅動爬行機器人等。按行走方式可分為:輪式[1]、履帶式、蠕動式、多足式等。 按工作空間來分可分為：管道爬行機器人、壁面爬行機器人[2]、球面爬行機器人、陸地移動機器人、水下機器人、無人飛機、空間機器人等。 按功能用途來分可分為：焊弧爬行機器人、檢測爬行機器人、清洗爬行機器人、提升爬行機器人、醫(yī)療機器人、軍用機器人、助殘機器人、巡線爬行機器人、玩具爬行機器人等。 根據(jù)不同的驅動方式和功能等可以設計多種不同結構和用途的爬行機器人，如氣動管內(nèi)檢測爬行機器人，電磁吸附多足式爬行機器人、電驅動壁面焊弧爬行機器人等，每一種形式的爬行機器人都有各自的應用特點。 2、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 爬行機器人[3][4][5]是機器人大家族中的一員，爬升機器人因為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動，完成特定條件下的作業(yè)，區(qū)別于平面移動機器人，故爬升機器人是機器人領域的一個重要研究分支，從運動方式上來表征的一種機器人，形式是多種多樣的。 最早開始研究且研究最多的是爬壁機器人[6][7]，適于高層建筑、水力發(fā)電大壩等垂直壁面[8][9]和大球形表面上的危險作業(yè)。對于管道外壁表面[8]，已有車輪移動形、姿態(tài)可變形、尺鑊形和多關節(jié)形機器人，用于石油、化工企業(yè)等多為水平管線上的檢查和診斷，且牽引力較小。 國內(nèi)外的學者很早就對爬行機器人進行研究工作，目前，國內(nèi)外提出的一些依附于桿體表面的自動爬行機構主要有電動機械式爬桿機器人、電動液壓式爬桿機器人和氣動蠕行式爬桿機器人[9][10][11]等。 電動機械式爬行器是由電動機帶動鏈輪、帶輪、齒輪驅動夾緊桿體的前后輪向同一方向轉動，依靠行走輪與桿體的摩擦力使爬升器沿桿體上升下降。螺旋運動爬升機器人的爬行動作是由輪子的安裝位置決定的，輪子滾動方向與水平面成一定角度，這樣輪子轉動時它在桿體上形成的是螺旋軌跡，沿此軌跡通過電動機的正反轉該機構便可實現(xiàn)上升和下降運動。電動機械式爬桿機器人和螺旋線運動爬桿機器人都是以電動機帶動滾輪壓緊桿體，依靠此摩擦力帶動整個機器人沿桿體上升和下降。如果工作阻力和重力大于摩擦力就不能安全運作，且機器人總體機構較復雜。 氣動蠕行式爬桿機器人用氣缸驅動機構實現(xiàn)交替夾緊和移動，其向上爬行時氣缸動作一個周期的過程為下部氣缸夾緊，上部氣缸松開，提升氣缸活塞桿伸出，上部上升;上部氣缸夾緊，下部氣缸松開，提升氣缸體上升，下部上升。如此反復，機器人就可以連續(xù)爬行。對于氣動蠕行式爬桿機器人，其上升和下降運動的實現(xiàn)由氣壓控制，需要氣源和氣動控制系統(tǒng)，因此其設備成本較高。 國外有代表性的有東京大學研制的關節(jié)型行走機器人，可沿水平或垂直的直桿爬行，能跨越法蘭障礙、平行桿[12]，并可繞T型桿和L型桿爬行。 國內(nèi)比較典型的有上海交通大學機器人研究所研究開發(fā)的一種斜拉橋纜索涂裝維護用氣動蠕動式爬纜機器人[13]，可在各種斜度的纜索上爬行，能完成纜索檢測、清洗等工作，并具有一定的智能性。 清華大學研發(fā)設計的爬桿機器人采用自重式鎖緊機構，機器人靠自重壓迫鋼球使滑塊(機械手)鎖緊在桿壁上，可以爬行較小范圍的變直徑桿，但該結構只可單向爬行(從下往上或是從大直徑處向小直徑處爬行)。該機構改進后可爬升和返回，但需要加上一套氣動控制設備。目前要實現(xiàn)變直徑桿的爬行和返回則只能依靠氣動蠕行式爬行器來解決，其上升和下降由氣壓控制，設備成本較高。 電動機械式管外爬行機器人，國內(nèi)比較典型的有陜西科技大學[14]研制的管外爬桿機器人。 哈爾濱工程大學研發(fā)的沿桅桿或繩索爬行的機器人[15]，采用曲柄連桿機構作為傳動機構，機器人是由兩個形狀相似的圓形套筒內(nèi)嵌有一對活動V型卡爪、一對槽型凸輪、鉸鏈、壓力傳感器、連桿、鑲嵌在頂部滑塊四周的檢測儀、電機等零部件構成。 3、目前主要存在的問題 由上面敘述可知目前國內(nèi)外所設計制造的各種電機機械式爬行器均有一個缺陷:它們大多采用凸輪機構[16]夾緊，由于凸輪機構的不可伸縮性，一個爬行器只能爬行特定直徑的等直徑的桿件。目前要實現(xiàn)變直徑桿的爬行則只能依靠氣動蠕行式爬行器來解決，其上升和下降由氣壓控制，還需要氣源和氣動控制系統(tǒng)，因此其設備成本和維護費用較高。 目前國內(nèi)外尚沒有在此類爬行機構方面的深入研究。鑒于綠色和環(huán)保的需要，因此，有必要研發(fā)和制造一種利用簡單的機械結構來替代繁瑣的氣動設備實現(xiàn)變直徑桿的攀爬，同時在爬行過程中可攜帶其它清潔能源實現(xiàn)對路燈桿等桿狀城市建筑的清洗作業(yè)的設備。 參考文獻 [1] 蔣新松. 機器人學導論[M]. 遼寧：遼寧科學技術出版社，1994. 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