爬杆机器人的机械结构设计
摘要
论文在比较几类爬行机构的优劣的基础上，确定了机器人本体的大致结构。在此基础上详细阐述了仿生爬行的原理和机器人模块化设计的理念。根据路灯杆的尺寸数据，设计机器人的三维模型。机器人建模的过程 功能的实现与机械结构的尺寸优化 包括以下几个关键点：爬杆机器人设计中的功能机构的协调配合、攀爬手臂夹持重合度的选择、攀爬力的变化与结构参数之间的关系、攀爬力零点的渡过等难点的设计方法和设计准则，为此类爬行机器人的设计提供参考。
电子涡轮增压器
关键词：爬杆机器人 变直径杆 仿生学
Mechanical Structure design of Pole-Climbing-Robot
Abstract
玻璃垫片
In the paper，the wormlike imitated pole-climbing robot what the author designed and manufactured is non-intelligence mechanical crawler. Based on compared the merits and demerits of several kind of crawling mechanism，confirmed the general structure of robot body. Based on above-mentioned，expatiated the principle of bionic crawling and the theory of modular designing on robot in detail. Based on the dimension data of poles，we have designed and manufactured the model of robot. The design methods and design guidelines during the course of robot modeling achieve the movement and optimum structural design following several key points： Functional coordination between agencies，choice of climbing arm gripping coincidence，changes of climbing force the relationship between the structural parameters，choice of zero point of climbing force and its transition in pole-climbing robot designing. Provides references forth kind of crawling robot’s designing.
Key Words ： pole-climbing robot，variable-diameter pole，bionics
1 绪论 1
1.1 论文研究的目的和意义 1
1.2 国内外研究现状及存在的主要问题 270sec
机器人的分类 3
研究现状 4
目前存在的主要问题 8
1.3 研究主要内容和研究对象 9
1.4 本章小结 9
2 爬杆机器人仿生的设计理论研究 10
2.1 仿生机器人概述 10
2.2 总体方案分析 11
2.3 蠕动式仿生爬行方案研究 14
2.4 本章小结 15
3 机器人爬行部分的结构方案 16
3.1 爬行机器人本体结构设计准则 16
模块化设计基础理论 16
3.2 机器人结构原理方案分析 18
夹紧机构方案研究 18
传动机构方案分析 20自动垃圾桶
动力系统方案研究 23
机器人结构原理及爬行动作原理 24
3.3 变直径杆爬行问题的解决 26
3.4 安全稳定的工作保障 27
夹紧力的保证―弹簧的设计方法研究 27
3.4 机器人的结构设计 27
一次性纸碗 电机的选型及参数选择 28
机器人本体的空间结构设计 30
抓紧机构尺寸参数的确定 33
传动机构尺寸参数的确定 37
上、下凸轮的配合研究 41
3.5 弹簧的设计与校核 42条纹码
3.6 本章小结 45
结语 46
致谢 47
参考文献 48
1 绪论
1.1 论文研究的目的和意义
目前全国日益加快的现代化建设步伐，除了2008年8月在北京举办的奥运会、还有2010年在上海举办的世博会，随着我国国民经济的飞速增长、人民生活水平日益提高，城镇中随之矗立起无数的高层城市建筑，各类集实用性与美观性一体的市政、商业工程诸如电线杆、路灯杆、大桥斜拉钢索、广告牌立柱等 如图1.1 ，它们通常5-30m，有的甚至高达百米，壁面多采用油漆、电镀、玻璃钢结构等，由于常年裸露在大气之中，风沙长年累月的积累会形成灰尘层，该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。
图1.1 变直径杆城市建筑
为保持清洁，许多国际性城市如厦门、深圳、香港等地规定，每年至少清洗数次。目前传统的清洗技术主要分为人工清洗 化学药剂清洗 和高压水清洗等方法。其中人工清洗是由清洁工人搭乘吊篮进行高空作业来完成，工人的工作环境恶劣，具有很大程度上的危险性，工作效率也很低，耗资巨大。化学药剂中所用的去污剂具有很强的毒副作用会对人造成潜在的危害，并易造成环境的二次污染；高压水清洗耗能比较大、成本高，且对周边环境有很大的影响。在利用高压水进行清洗时，它的周边不能有车辆、行人通过，且不能有过近的建筑物。其它高空作业诸如：各种杆状城市建筑的油漆、喷涂料、检查、维护，电力系统架设电缆、瓷瓶清洁等工作主要由人工和大型设备来完成，但它们都集中表现出效率低、劳动强度大、耗能高、二次污染严重等问题。 随着机器人技术的出现和发展以及人们自我安全保护意识的增强，迫切希望能用机器人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。开发能在施工现场实际运用的立柱爬杆清洗机器人，将是很有意义的，必须具有良好的经济效益和社会效益。
爬杆清洗机器人的使用将大大降低高层杆状建筑的清洗成本，改善工人的劳动环境，提高
劳动生产率，或将带来清洗业的一次革命。这种机器人的研制必将具有很大的社会效益、经济效益和广阔的应用前景。该课题旨在研发一种新型的、结构简单、经济适用、价格便宜、操作简便的适用于路灯杆等杆状城市设施可搭载清洗、维护设备的爬杆机器人，用以解决当前城镇中存在的影响市容的公共设施的清洗、维护问题。该机构要能保证良好的运行效果，低耗能高效率，绿环保，节省人力物力。
1.2 国内外研究现状及存在的主要问题
机器人是人类新世纪的伟大发明之一，是传统的机构学与近代电子技术结合的产物，是计算机科学、控制论、机构学、信息科学和传感技术等多学综合性高科技产物，它是一种仿人操作、高速运行、重复操作和精度较高的动化设备，机器人技术的出现和发展，不但使传统的工业生产和科学研究发根本性的变化，而且将对人类的社会生活产生深远的影响。机器人产业己成当代应用最广泛、发展迅速的高科技产业之一。机器人作为高技术领域的重要分支，将成为21世纪各国争夺的经济技术的制高点。
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