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北京市西城区广安门
内广义街5号广益大厦
大赛作品详情

作品名称:爬杆作业机器人
学校名称:中国石油大学(北京)
参赛队伍:SPR_Small
参赛学生:王蕊 余泽凡 范浩章  
指导老师:宋强 钱步仁  

详细说明

随着现代社会科技与经济的快速发展,机器人行业得到了迅速地发展,各类机器人相继出现,按工作空间来分可大致分为分为管道爬行机器人、壁面爬行机器人、球面爬行机器人、陆地移动机器人、水下机器人、无人飞机、空间机器人等。然而爬升机器人作为爬行机器人的一个重要分支,因为需要克服重力的作用,自主攀爬并可靠地附着在目标表面,并完成在特定任务,与在陆地行驶的平面移动机器人有着明显区别,所以爬升机器人是爬行机器人领域的一个重要分支,爬杆机器人旨在代替工人进行高空作业,或在某些危险环境中,比如战场、火灾、排爆或其他救援现场,代替人类来进行侦察、排险等工作。

本文设计了一种可全方位移动式爬杆机器人,并能将图像无线传输到计算机中。主要进行了爬杆机器人底盘的机械结构设计并通过对底盘的运动学和动力学分析,进行底盘电机选型。另外还设计了一种抓取模块,通过对机器人的性能以及工作环境分析,进行电机和气缸选型。

在本次设计中主要完成了以下工作:

1)完成了爬杆机器人的整体的机械结构设计,包括整体三维图的设计和CAD图纸的绘制,对机器人所用材料进行选择,以及整体控制思路的设计。

2)底盘模块,完成了轮子的选型、轮子布局方式的选择、底盘框架结构的设计。并通过对底盘的运动学和动力学分析,进行底盘电机选型。

3)抓取模块,对当前应用较多的几种抓取结构的优缺点进行分析,并根据本课题设计的爬杆机器人的要求,选择了平限位式结构,并对其进行了很大程度的创新。通过对机器人的性能以及工作环境分析,进行电机和气缸选型,完成抓取模块的机械结构设计。

4)视觉模块,完成舵机的选择,以及机器人图像传输设备的选择。

5)在控制方面,主要介绍了各部分硬件的选型以及各个模块的控制实现。

近年来,随着科学技术的发展和社会生产力需求的不断变化,爬杆机器人的功能和种类越来越多,也越来越被广泛的应用到了社会生产和生活的各个领域。在很多方面,本课题设计的爬杆机器人主要可以进行地面上全方位移动、爬杆、以及图像传输,但是,如果可以将某些特定的工作设备,例如灭火器、水枪、炸弹拆除装置等与其配合使用,希望会给人们的生活带来更多的便利!


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