机器人|科研人员开发了一种利用螺旋桨推力移动的攀爬机器人

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推进型机器人利用螺旋桨产生的力来移动并附着在表面上 , 但只能在非常有限和特定的应用中使用 。 科研人员开发了一种利用螺旋桨推力移动的攀爬机器人 。 机器人与表面之间的接触通过大量非驱动轮来保持 。 推力向壁侧倾斜 , 从而在车轮与地面之间产生摩擦力 。 由于预测在墙壁表面有强风对于高层建筑 , 通过控制推力方向来补偿作用在机器人上的风力 。



还考虑了摩擦力增强器 , 它是一种翼型 , 可通过侧风产生指向壁侧的升力 。 然而 , 已经表明 , 这种机器人会因风向或风速的突然变化而发生打滑 。 开发攀爬机器人项目最重要的工作是设计一个合适的附着机制 , 以确保机器人在不牺牲机动性的情况下可靠地附着在各种墙面上 。 保证机器人附着在表面上的最常见方法是使用吸力 。 真空式原理需要轻型机构 , 易于控制 。



这个操作原则允许攀爬任意表面 , 由不同类型的材料制成 , 并且可以通过使用不同的策略来实现 。 通常 , 每只脚使用一个以上的真空杯 , 以防止由于表面曲率或不规则造成的压力损失 。 然而 , 这种类型的附件有一些相关的缺点 。 吸力粘附机制需要时间来产生足够的真空以产生足够的粘附力 , 这种延迟可能会降低机器人移动的速度 。



【机器人|科研人员开发了一种利用螺旋桨推力移动的攀爬机器人】与吸力粘附相关的另一个问题是密封件中的任何间隙都可能导致机器人跌落 , 这个缺点将吸盘粘附机制限制在相对光滑、无孔和无裂纹的表面上 。 最后 , 吸力粘附机制依赖于环境压力来粘附在墙上 , 因此在空间应用中没有用处 , 因为空间中的环境压力基本上为零 。 另一个问题是压缩空气的供应 。 当通过文丘里原理或真空泵产生真空时 , 会使攀爬机器人产生噪音 。

相关人员已经提出了解决这个噪声问题的方法 。 机器人上的真空泵增加了机器人的重量和成本 , 这也是由于额外的真空管、消音器、阀门和其他必要的设备 。 该解决方案会导致某种程度的稳定且不可忽略的能源消耗 。 机器人外部的真空泵意味着需要系绳 , 存在脐带干扰机器人的移动性和动力学的固有问题 。 因此 , 希望避免主动真空产生和用于真空运输的单独装置 。

考虑到这些想法 , 有的人提议使用被动吸盘 , 因为它们成本低、简单且坚固 , 并且允许攀爬机器人的轻型结构 。 然而 , 尽管是一种很有前途的方法 , 但为了构建一个合适的系统 , 必须更好地理解与被动吸盘的行为相关的几个方面 。 产生粘附力的另一种方法是在滑动室上吸入空气 , 然后通过轮子移动机器人 。 有人提出了这种粘附方法的一种变体 , 并在机器人中实施 。

这些研究人员设计了一种基于真空转子组件产生的空气动力吸引力的设备 , 该组件产生由腔室包围的低压区 。 真空转子组件由带叶轮的真空电机和排气罩组成直接气流 。 它本质上是一种径向流动装置 , 它结合了两种类型的气流 。 叶轮的高速旋转导致空气被加速朝向转子的外周 , 径向远离中心 。 然后将空气沿自旋轴拉向设备 , 在设备前面形成低压区域或部分真空区域 。 使用排气罩 , 由此产生的空气排放被引导到设备的后部 , 实际上有助于通过向前推动设备来增加附着力 。

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