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爬壁机器人的发展趋势

时间:2019-07-10 16:48:27 点击:182 次 来源:洛阳圣瑞智能机器人有限公司
由于传统爬壁机器人具有很多不足之处,因此未来爬壁机器人的结构应该向着实用化的方向发展。
1 吸附装置

近几年,美、英、俄等的研究小组真正揭示了壁虎在墙上爬行的秘密,这个秘密就是分子间的作用力——范德华力,范德华力是中性分子彼此距离非常近时产生的种微弱电磁引力。科学家在显微镜下发现,壁虎脚趾上约有650万根次纳米的细毛,每根细毛直径约为200至500纳米,约是人类毛发直径的十分之,毛发前有100~1 000个类似树状的微细分枝,每分枝前有细小的肉趾,这种精细结构使得细毛与物体表面分子间的距离非常近,从而产生分子引力虽然每根细毛产生的力量微不足道,但累积起来就很可观根据计算,根细毛能够提起只蚂蚁的重量,而百万根细毛虽然占地不到个小硬币的面积,但可以提起二十公斤力的重量,如果壁虎脚上650万根细毛部附着在物体表面上时,可吸附住质量为130千克的物体,这相当于两个成人的质量。从壁虎脚的附着方式得到的启示可用于研制爬壁机器人。在分析壁虎生物原型吸附的功能原理和作用机理的基础上,通过高分子材料化学、工程材料科学、力学和机械学的交叉学科研究,探索出种与壁虎脚趾表面结构相近的,经物理改进的性高分子材料——人造壁虎仿生脚干性粘合剂,并应用精密微机械加工的手段,设计并制作模拟壁虎脚趾的吸附装置,该吸附装置将适应于各种材质和任意形状的表面,这种装置如果研制成功将使爬壁机器人的实用化迈出坚实的大步。

爬壁机器人

2 移动方式
在移动机器人中,轮式和履带式移动方式已获得广泛的应用,但是足式移动方式具有轮式和履带式所没有的优点,足式移动方式的机器人可以相对较容易地跨过比较大的障碍,并且机器人的足所具有的大量的自由度可以使机器人的运动更加灵活,对凸凹不平的地形适应能力更强,足式机器人的立足点是离散的,跟壁面接触的面积小,可以在可达到的范围内选择 优支撑点,即使在表面度不规则的情况下,通过严格选择足的支撑点,也能够行走自如。正是由于足式结构多样、运动灵活,适应于各种形状的壁面上,而且能够跨越障碍物,因此足式结构将在爬壁机器人上有着较好的应用前景。
3 驱动设备

传统伺服电机因功率重量比低,必须安装在远离驱动的地方,而且电机高速运行后需有减速齿轮来降低速度,致使传动系统复杂,结构累赘,不能满足实用化的要求,为此需要研制利用功能材料构成的体积小、重量轻、高率密度的新型电机。微电机所组成的驱动伺服系统和位置速度传感系统是机器人关键部件,研制开发直接驱动、大力矩、小体积、重量轻、精度高、反应灵敏、工作可靠的各类微电机,是提高我机器人的研究开发水平,满足内研制高性能机器人的基础保障。因此微电机在机器人应用的前景是非常乐观的,爬壁机器人使用微电机技术的发展趋势可归纳为:朝着高精度、高可靠性、直接驱动、新原理、新结构、机电体化、超微化方向发展。超声波电机:利用压电陶瓷的逆压电应和超声振动,将弹性材料的微观形变通过共振放大和摩擦耦合转换成转子或滑块的宏观运动。

爬壁机器人

由于其的运行机理,超声波电机具有传统电磁式电机不具备的优点:
(1) 靠摩擦力驱动,断电后具有自锁功能;
(2) 转矩密度大,低速下可产生大转矩,不需齿轮减速机构,因而体积小、了较大的成果。
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