基于SMA驅(qū)動(dòng)的仿生多腔吸盤及爬壁機(jī)構(gòu)的研究.pdf

1、目前的爬壁機(jī)器人的附壁都是采用有源負(fù)壓吸附方式，要產(chǎn)生足夠的負(fù)壓，就需要利用氣缸或外接電源的方法來提供能量，這就增大了機(jī)器人的體積。而模仿生物的附壁機(jī)理，采用當(dāng)前發(fā)展迅猛的仿生智能材料形狀記憶合金設(shè)計(jì)的多腔體智能吸附機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)，為爬壁機(jī)器人的壁面吸附機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，提供一種新型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方法，從而極大推進(jìn)爬壁機(jī)器人的實(shí)用化和智能化。 本文首先基于形狀記憶合金(SMA)驅(qū)動(dòng)器的性質(zhì)，設(shè)計(jì)與開發(fā)了多種不同類型的仿生多腔吸盤，這些吸盤由形狀記憶

2、合金做驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了吸盤的無源吸附，減輕了吸盤的整體質(zhì)量和體積；吸盤的多腔結(jié)構(gòu)保證了吸盤在壁面存在縫隙或小孔等情況下，可以在局部腔體因漏氣實(shí)效的情況下仍然保證吸盤整體的吸附能力。 其次，對(duì)吸盤進(jìn)行了力學(xué)與熱力學(xué)模型的建立，結(jié)合ANSYS 仿真，對(duì)其進(jìn)行了力學(xué)分析，通過制作單程形狀記憶合金彈簧驅(qū)動(dòng)的仿生多腔吸盤，并對(duì)其進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，與仿真結(jié)果相比較，證明了該吸盤機(jī)構(gòu)的可行性。 再次，模仿昆蟲的六足結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了六足爬壁機(jī)器人的

3、整體構(gòu)架，并對(duì)其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了詳細(xì)的設(shè)計(jì)與分析。通過Matlab仿真結(jié)合Pro/e三維設(shè)計(jì)的方法，設(shè)計(jì)出了一種可以利用一個(gè)電機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)垂直雙向近似直線軌跡的爬壁機(jī)構(gòu)，該機(jī)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)相互垂直的兩個(gè)方向的爬行——豎直方向和水平方向，這為爬壁機(jī)器人的轉(zhuǎn)向提供了一種新的方法。 最后，加工制作了該雙向近似直線軌跡導(dǎo)引機(jī)構(gòu)后，對(duì)該爬壁機(jī)構(gòu)進(jìn)行了調(diào)試和實(shí)驗(yàn)，并于ADAMS仿真結(jié)果進(jìn)行了對(duì)比分析，證明了該爬壁機(jī)構(gòu)的可行性與穩(wěn)定性，為爬壁機(jī)器人