基于SMA驅動的仿生多腔吸盤及爬壁機構的研究.pdf

1、目前的爬壁機器人的附壁都是采用有源負壓吸附方式，要產生足夠的負壓，就需要利用氣缸或外接電源的方法來提供能量，這就增大了機器人的體積。而模仿生物的附壁機理，采用當前發(fā)展迅猛的仿生智能材料形狀記憶合金設計的多腔體智能吸附機構結構，為爬壁機器人的壁面吸附機構設計，提供一種新型機構設計方法，從而極大推進爬壁機器人的實用化和智能化。 本文首先基于形狀記憶合金(SMA)驅動器的性質，設計與開發(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、合金做驅動，實現(xiàn)了吸盤的無源吸附，減輕了吸盤的整體質量和體積；吸盤的多腔結構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效的情況下仍然保證吸盤整體的吸附能力。 其次，對吸盤進行了力學與熱力學模型的建立，結合ANSYS 仿真，對其進行了力學分析，通過制作單程形狀記憶合金彈簧驅動的仿生多腔吸盤，并對其進行實驗驗證，與仿真結果相比較，證明了該吸盤機構的可行性。 再次，模仿昆蟲的六足結構，設計了六足爬壁機器人的

3、整體構架，并對其傳動機構進行了詳細的設計與分析。通過Matlab仿真結合Pro/e三維設計的方法，設計出了一種可以利用一個電機就可以實現(xiàn)垂直雙向近似直線軌跡的爬壁機構，該機構可以實現(xiàn)相互垂直的兩個方向的爬行——豎直方向和水平方向，這為爬壁機器人的轉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引機構后，對該爬壁機構進行了調試和實驗，并于ADAMS仿真結果進行了對比分析，證明了該爬壁機構的可行性與穩(wěn)定性，為爬壁機器人