爬墻機器人設計-機器人結構設計+外文翻譯

爬墻機器人設計—結構設計摘要本文設計一種以涵道風扇和負壓吸盤為吸附系統(tǒng)主體的輪式爬墻機器人，對爬墻機器人的結構設計是個人主要研究方向。首先提出基于負壓吸附原理的機器人結構設計方案和要求，根據(jù)要求和尺寸，首先對爬墻機器人硬件設備和機械結構進行合理排布，自主設計一體化的機器人底板，并對其及主要運動組件進行Proe軟件上的建模。最后通過Proe的MDX模塊對爬墻機器人進行虛擬模型運動仿真，檢驗基本機械結構的合理性和可行性。關鍵詞：爬墻機器人；負壓吸附；機器人結構WallClimbingRobotDesign-StructuralDesignAbstractThispaperdesignsawheeledwallclimbingrobotwithductedfanandnegativepressuresuctioncupasthemainbodyoftheadsorptionsystem.Thestructuraldesignofthewallclimbingrobotismymainresearchdirection.Firstly,thestructuraldesignschemeandrequirementsoftherobotbasedonthenegativepressureadsorptionprincipleareproposed.Accordingtotherequirementsandsizes,thehardwareequipmentandmechanicalstructureofthewallclimbingrobotarearrangedreasonably,theintegratedrobotbaseplateisdesignedindependently,andtheProesoftwaremodelingiscarriedoutontherobotbaseplateandthemainmovingcomponents.Finally,theMDXmoduleofProeisusedtosimulatethemotionofthevirtualmodelofthewallclimbingrobottoverifytherationalityandfeasibilityofthebasicmechanicalstructure.Keyword:Wallclimbingrobot;Negativepressureadsorption;Robotstructure;Ductedfan目錄7665目錄 2137741緒論 1281211.1引言 1134481.2研究背景及意義 128071.3國內外發(fā)展狀況及發(fā)展趨勢 2254441.3.1國外研究現(xiàn)狀 2300491.3.2國內研究現(xiàn)狀 387771.4研究的主要內容和目標 453471.5本章小結 4110912爬墻機器人的總體設計方案 5201542.1本文主要研究內容 5235672.2爬墻機器人的總體設計方案 526562.2.1系統(tǒng)總體設計要求 514532.2.2個人結構設計技術路線 595942.3爬墻機器人的主要組成系統(tǒng) 5255082.4本章小結 662443爬墻機器人的結構設計 752773.1移動方式 7225143.2移動機構 740083.3結構硬件布置 898173.4主要硬件設備 981863.4.2硬件外部設備區(qū)域安裝 10216103.5本章小結 109744Proe建模 11157394.1Proe建模軟件介紹 11284444.2在Proe軟件上的總體設計 11234694.3機器人底板建模設計 12310484.4驅動組件 13326414.4.1步進電機 13299354.4.2電機安裝板組件 14196574.5涵道風扇組件 15275194.6其他組件 17287994.6.1涵道風扇裝夾套 175814.6.2聯(lián)軸器 18240804.6.3萬向輪 18320084.6.4車體外殼 1961554.7本章小結 19292975仿真設計 20264665.1運動仿真準備 20104515.2Proe中的機構運動模塊 21157755.3機器人的運動仿真 2115535.3本章小結 2586236結論 2650306.1設計的總結 26174706.2不足之處 26246196.3展望 2632695參考文獻 274554致謝 2826970附錄1相關設計件二維圖紙 2922908附錄2總裝二維圖紙 321044附錄3英文文獻及翻譯 321緒論1.1引言本文針對爬墻機器人這一研究話題展開探究，作為研究者應該首先明確對于爬墻機器人的基本概念，這是一類機器人是在傾斜或者直接垂直的墻壁上靈活移動的機器人，該類機器人借助特殊的設計，使其自身的吸附功能和移動功能都得以順利實現(xiàn)。而正由于石油化工業(yè)、核工業(yè)、造船業(yè)等一些存在大型工業(yè)設施設備的行業(yè)蓬勃發(fā)展，這種特殊的機器人也接受到了一系列作業(yè)任務，擁有了廣闊的發(fā)展前景。爬墻機器人領域在多年以來的發(fā)展沒有讓歲月白白流逝，20世紀90年代開始，憑借著工業(yè)機器人控制技術、傳感器技術、機械結構制造與應用等方面的實質科技推進，國內外在爬墻機器人技術難題上都有了不同的突破，并且針對不同的應用環(huán)境，各種各樣的機械結構、吸附方式涌現(xiàn)。良好的發(fā)展勢頭使各國各高校紛紛成立了爬墻墻機器人研究項目組，而爬墻機器人的可究性和廣闊的發(fā)展空間對機器人行業(yè)的開發(fā)研制以及專業(yè)人才的培養(yǎng)具有積極性意義。1.2研究背景及意義結合石化工業(yè)聯(lián)合發(fā)布，關于我國石油以及化學工業(yè)的實際經濟運行情況相關報告指出，到2019年12月底，我國石油以及化工類企業(yè)發(fā)展良好，大約有26271家企業(yè)形成規(guī)模。該行業(yè)產業(yè)關聯(lián)度高，是推動全球經濟發(fā)展的核心力量，而這種特殊又具中堅地位的行業(yè)多采用大型的儲存設備；另一方面，致力于建筑研究的相關組織明確提出，一直到2017年，我國大陸的超高層建筑完成情況理想，其中兩百米以上的建筑約700棟左右，其中有六棟建筑高達六百米，同時與其相關的的國際數(shù)據(jù)也明確指出，我國超高層建筑規(guī)劃建成在兩百米以上的建筑占據(jù)了世界總數(shù)量的45%之多。可以說隨著各國工業(yè)化程度的不斷加深和建筑行業(yè)的迅速發(fā)展，許多大型工業(yè)設備和高層建筑巍然聳立，但從而派生的問題存在有—長期表露在外的壁面難免會因自然災害受到損害或因氣候環(huán)境產生腐蝕性損傷，若對其進行人工的維護和保護設施安裝工作，具有危險性高、操作難度高、效率低等問題。工人在進行高樓大廈的外高層擦洗時往往是用繩索捆綁腰間或者采用吊籃搭乘，非常容易發(fā)生安全事故和引發(fā)人員傷亡等，而且一幢高樓大廈的完全清潔工作往往耗時數(shù)周，工作效率低的情況下還耗費巨資[1]。圖1.2大型油罐和高空作業(yè)而相較于人工，利用爬墻機器人進行高空作業(yè)有不錯的收益：（1）爬墻機器人靈活度高，而非像人工吊籃一般人工調節(jié)作業(yè)位置。（2）高度對爬墻機器人本身的工作造成極少的影響和限制，高空作業(yè)靈活展開，所以高空作業(yè)人員的工作負擔減小。高空作業(yè)人員培養(yǎng)難度高、心理因素要求高等問題得以解決。（3）大面積壁面工作時間長，爬墻機器人工作時長足，節(jié)省人工人員換班時間，帶來良好的經濟效益。因此，爬墻機器人的設計產業(yè)化可以極大地改善工人現(xiàn)狀，而爬壁機器人的設計制造也涉及了機械電子、氣壓液壓、信息通訊等各個領域的知識技術，是一個重大且結合程度高的研究課題，爬墻機器人的發(fā)展有利于各個技術領域的交流與合作。1.3國內外發(fā)展狀況及發(fā)展趨勢1.3.1國外研究現(xiàn)狀相比較我國，國外對于爬墻類機器人的研究工作起步較早，同時國外在研究爬墻機器人的時候，將極大的注意力放在吸附方法以及具體的運行模式方面，這使物理、機械、電子等領域的相交性大幅提升。熱衷于爬墻式機器人研究的國家，以日本為代表，發(fā)展起步最早同時投入實際應用也最早。其實在1978年的時候，日本就已經借助機械技術完成核電站內壁污物的清理工作了，之所以研制爬墻機器人，就是為了更好地服務高空作業(yè)。此初代爬墻機器人僅有單一吸盤，所以不具有自走功能，鉸車拉動是其主要的輔助移動模式。后續(xù)在這一研究基礎上，日本相關小組研發(fā)出了獨立行走的爬墻機器人，而這一機器人同樣有一個單個吸盤結構，但其移動模式摒棄對輔助機構的依賴為一大創(chuàng)新突破。該小組研發(fā)的第一、二代機器人均具備單一真空腔，但是必須保障壁面平整才能夠保障爬行的穩(wěn)定性，一旦壁面有裂縫或者凹凸不平等情況，那么也無法穩(wěn)定爬行。此后，日本小組用了三年時間完成了第三代產品的開發(fā)，第三代爬墻機器人采用了履帶移動模式，同時在移動組織的位置上設置了很多真空吸盤。相比較第一、二代機器人，三代機器人的吸附性能更可靠，同時有著更理想化的移動水平。再有東京某企業(yè)研究出來大型的煤氣罐機器人，該機器人在煤氣罐焊縫情況的檢查工作中發(fā)揮著重要作用?？紤]到這一機器人的內外框架有八個具備吸盤的腳，同時分布狀態(tài)為放射狀，氣缸的驅動力促進腳運動，直流伺服閥輔助傳統(tǒng)機構運動，使得機器本身的負載能力大大增強。而隨著爬墻機器人在各國鋪展式的研究發(fā)展，機器人存在各色各樣的結構形態(tài)和吸附方式。不久前，ToyohashiUniversityofTechnology的機械工程系副教授tomoakimashimo博士和劍橋大學工程系機器人專業(yè)的Fumiyaiida博士的研究團隊已經成功開發(fā)出一種水蛭形狀的機器人“LEeCH”，該類機器人輕而易舉的實現(xiàn)垂直墻壁爬行操作，但其一大特點是自主完成墻面過渡的操作，包括互相垂直壁面的過渡、薄壁正反面的過渡。此種水蛭機器人由處于并聯(lián)狀態(tài)的三大柔軟管子形成，其技術含量高，保障柔性管長度得以有效控制需要控制好各處舵機和傳動裝置的供給，同時配合柔性管主體的隨意彎曲伸長，發(fā)揮結構和控制兩類轉變優(yōu)勢。由于這種仿生吸附爬墻機器人可以同時實現(xiàn)垂直墻壁的爬行以及水平方向的靈活過渡，使得其備受業(yè)內青睞。具有顯著變形和連續(xù)緊湊控制的爬墻機器人是翻墻柔性機器人的“鼻祖”?？梢哉f，現(xiàn)有研究中的爬墻機器人種類特別豐富，根據(jù)不同的吸附和移動方式的組合就產生了各種類別的爬壁機器人，例如:框架式多吸盤爬壁機器人、輪式磁吸附爬壁機器人、履帶式多吸盤爬壁機器人等，不同類別之間各有特色[2]。圖1.3.1水蛭爬墻機器人1.3.2國內研究現(xiàn)狀我國在研究爬墻機器人方面的起始時間趕不上西方國家，當然研究差距肯定也存在，但是研究取得的成功仍然值得肯定。例如哈工大、北理工、華南理工等院校，都在爬墻機器人的研究方面取得了傲人的成績，同時也有對應的機樣制成。其中哈爾濱工業(yè)大學在六足爬墻機器人的研究設計工作中極其出色，其一款設計的六足機器人借助中樞系統(tǒng)發(fā)生器工作，屬于仿生控制算法的一種。借助此款爬墻機器人腿部結構系統(tǒng)反反復復的運動，令系統(tǒng)不斷轉變到原始狀態(tài)，實則在實際行走環(huán)節(jié)中腿與腿之間的關系是發(fā)生改變的。這屬于一種基于CPG算法的爬墻機器人，其獨立性強，對于傳感器的依賴程度不大，同時越障能力更強，但是也存在應用缺陷，那就是有著相當繁雜的驅動程序，對于實際運算能力要求高。哈工大也注意到這些弊端，所以想方設法優(yōu)化整體機械結構，試圖改善運算不足的劣勢。此外哈工大在對爬墻式機器人吸附方式方面的研究工作也開展的較為深入，例如依托靜電吸附原理的爬墻機器人等。另一方面，我國科學院沈陽市研究所的董偉光，在五年前成功研發(fā)出了輪足式復合爬墻機器人，這個爬墻機器人依托行星輪系結構，使得負壓模塊、真空模塊有機結合起來，在實際移動環(huán)節(jié)中，可以借助密封腔內部的三輪移動機構在直線層面移動或者靈活轉向，當然還可以借助真空吸附組織形成雙足移動相似的抬腿移動，其核心優(yōu)勢在于，光滑的外表保障了三輪移動機構迅速移動的目的順利實現(xiàn)，即便在遇到大的阻礙的情況下仍然可以借助雙足運動模式輕松越過。華南理工大學還提出對于六足爬墻機器人基于能耗目標優(yōu)化的轉矩的分配方法，尋找機器人最安全的位姿[3]?？梢妵鴥扰缐C器人發(fā)展迅速，在技術趨于成熟的同時也擁有別眾的設計理念與方法。1.4研究的主要內容和目標本文主要在爬墻機器人的機械結構和硬件系統(tǒng)上作研究設計。第一章：本章為緒論，從選擇課題的背景出發(fā)，先分析了當下爬墻機器人的使用對高程度工業(yè)化有何意義，再根據(jù)國內外的研究現(xiàn)狀牽引出爬墻機器人的大致研究內容，為本次的研究工作開拓思路，也對接下來的研究設計進行向導；第二章：主要對爬墻機器人硬件、結構設計的整體方案進行闡述，先介紹本文研究的基本要求，再從個人研究的結構技術路線總結整體設計方案；第三章：根據(jù)整體設計方案的要求，進行關鍵部件的選擇和解釋介紹，再根據(jù)所選元器件的尺寸進行機器人主體結構的排布；第四章：本章主要對機器人機械結構、部件結構進行分析，并介紹Proe此款3D建模軟件，對機械結構的主要模塊進行建模。第五章：本章主要對構成爬墻機器人結構的主要零部件進行集合組裝，在條件有限的情況下，弱化樣機調試，以基于Proe軟件對爬墻機器人主要運動件的仿真為主，對機器人內部硬件結構排查干涉檢測，并運動仿真；第六章：總結本次研究的弊端與不足之處，對未來展望。1.5本章小結本章首先論述了所選課題的背景和研究依據(jù)，表明爬墻機器人具有實用意義和可究性，再從世界出發(fā)，選例分析概括了國內外爬墻機器人的研究現(xiàn)狀，最后介紹了論文的章節(jié)安排和主要研究內容。2爬墻機器人的總體設計方案2.1本文主要研究內容本文主要對一種基于涵道風扇負壓發(fā)生裝置的單負壓腔體爬墻機器人進行探究，其以STM32F407芯片作為控制系統(tǒng)核心，兩獨立步進電機驅動輪實現(xiàn)差速輪轉向，文中主要對機器人機械結構方面進行研究設計。2.2爬墻機器人的總體設計方案2.2.1系統(tǒng)總體設計要求設計合理的結構和選用經濟適用的元器件，配合上合適的機構和硬件，最大限度發(fā)揮出涵道負壓吸附裝置的性能，使爬墻機器人具有獨立行走、吸附墻體的能力。再通過STM32F407與uCOS-III操作系統(tǒng)的聯(lián)系工作，使機器人在平地、基本平整的墻體上根據(jù)指示運動。 本文中所研究的爬墻機器人的設計要求是： （1）在閱讀大量文獻的前提下，對爬墻機器人基本運動方式進行確定，再根據(jù)參數(shù)合理排布硬件，基本保證平地運動、靜力吸附、墻體上吸附運動在結構上的可行； （2）設計合理的STM32單片機程序并燒入，基本實現(xiàn)通過紅外遙控控制步進電機的速度以及正、反轉和停止狀態(tài)切換，要求精準性高地通過控制完成基本動作； （3）爬墻機器人要有一定的避障能力，并能通過手機藍牙發(fā)送指令，實現(xiàn)實時通信，另外設置蜂鳴器，方便監(jiān)控。2.2.2個人結構設計技術路線查閱相關文獻，而后從滿足設計要求和經濟性出發(fā)，依照路線進行以下工作：（1）通過對比確定機器人的驅動移動方式，再根據(jù)合理性進行機器人移動機構的排布，確保機器人有獨立的行走能力。（2）根據(jù)所選器件尺寸大小、質量等參數(shù)，設計大小合適的機器人底盤，對部分動作部件的進行布置，并設計固定架、夾裝器等安裝機構，硬件上保持各模塊工作的穩(wěn)定性，最小化機器人工作時各個部件的物理干涉。（3）利用建模軟件對設計件進行建模，為制作樣機進行3D打印文件的準備，若條件有限則進行運動仿真，查看是否實現(xiàn)基本功能，后期進行硬件的調試與改進。2.3爬墻機器人的主要組成系統(tǒng)爬墻機器人系統(tǒng)主要分為機械硬件系統(tǒng)和軟件（編程控制）系統(tǒng)。其中個人研究方向上的硬件系統(tǒng)可細分為機械本體、電機、供電電池、通信模塊、傳感器模塊、電機驅動模塊等。機器人功能的實現(xiàn)依賴兩個主要系統(tǒng)的配合工作。圖2.3硬件系統(tǒng)工作原理圖2.4本章小結本章首先從組成核心方面簡單闡述了爬墻機器人的總體設計方案，再介紹了總體設計的要求，并根據(jù)個人的結構設計方向劃出了路線，簡單介紹了爬墻機器人的主要系統(tǒng)。3爬墻機器人的結構設計3.1移動方式當前國內外所研究的爬墻機器人移動方式大致可分為輪式、履帶式、多足式三類。輪式爬墻機器人繼承了平地輪式小車靈活、轉向方便、控制難度低的特點，而且由于輪軸的固定，對吸附底盤高度的物理干涉較小，若加上一定的控距緩震系統(tǒng)，會有不俗的吸附性能與穩(wěn)定性。履帶式爬墻機器人擁有平整的履帶機構，對凹凸不平的壁面有良好的消化能力，因此保障了機器人的吸附能力，但苦于履帶材料的厚重和設計所需的大面積吸附底盤，增加了此類爬墻機器人的重量，且履帶式在轉向功能上也不及輪式靈活；足式爬墻機器人具有出色的越障能力，但由于步態(tài)規(guī)劃繁瑣、所需舵機數(shù)量多，在控制系統(tǒng)的的復雜程度上相對較高，在控制到位的情況下也難以達到較高的運行速度。因此設計輪式的機器人能帶來不錯的可見成果。3.2移動機構由結構簡易地實現(xiàn)輪式爬墻機器人功能、最少化材料使用以賦予爬墻機器人良好的吸附能力的出發(fā)點，考慮常見的三輪和四輪結構，如圖3.2所示。圖3.2三輪與四輪機構簡易圖圖3.2（b）中的四輪結構相比于三輪結構有更好的平衡性，遇到凹凸不平的行走面不易側倒，但考慮到其因為多了一個輪的緣故，會受到更多的阻力，降低了電機的輸出功率，若在此基礎上采用獨立電機驅動輪，相比于三輪式的機器人質量更大，增加了工作負載。而圖3.2（a）中的三輪布置常見的有兩種：（1）兩個前輪為連接的驅動輪，后輪為連接舵機的轉向輪，這種布置安排依賴后輪轉向，前輪同動同止，增加了機器人轉向的角度，靈活性低。（2）兩個前輪為獨立電機驅動的主動輪，后輪為多向輪或萬向輪，轉向靈活，便于控制調節(jié)，這種布置對于作業(yè)有一定墻面覆蓋率要求的機器人是一種不錯的選擇。本次設計采用獨立電機驅動兩輪，從動輪為萬向輪的移動機構布置方案。3.3結構硬件布置本次設計出于對爬墻機器人減少用料、輕便結構的經濟性考慮，對負壓腔、器件安裝板、底板進行了一體化設計，而采用的涵道風扇負壓發(fā)生裝置，其快速運行賦予機器人吸附的能力，但這也反映了涵道工作時有一定危險，不合理布置硬件設備，不僅會影響機器人的性能，嚴重時還可能造成設備故障、機械結構破損的情況。因為涵道風扇是負壓發(fā)生器，其入風口必然是位于負壓腔上方，可以確定其應安裝在底板上方，而控制系統(tǒng)相關的硬件，若設置在負壓腔內，會因為涵道產生的流體力產生固定不穩(wěn)甚至脫落，這是負壓吸附機器人的共同點，而主要不同的是輪子安裝的位置。在其他研究中存在將輪子設計在負壓腔體內的例子，如圖3.3.1。圖3.3.1內置輪負壓機器人此類爬墻機器人多數(shù)底板面積大、負壓腔密封性好、吸附力穩(wěn)定、電機扭力足，本次研究設計的機器人相對體型小，負壓發(fā)生依賴涵道風機的持續(xù)輸出，若將驅動輪設計在負壓腔內，輪胎將會隨機器人工作而不均勻受力，對機器人正常的運動影響大，因此將輪胎設置在負壓腔之外。結合上述，總體結構布置如圖3.3.2所示。圖3.3.2硬件布置示意圖3.4主要硬件設備要排布各個硬件模塊及結構，需要先選型確定器件、模塊，再通過尺寸等參數(shù)具體化硬件設備對底板的占用空間，根據(jù)硬件的工作性質進行排布，設計出合理的機器人機械結構。而本次所設計機器人的主要運動組件選擇為28BYJ-48步進電機、4S4300KV型50mm涵道風扇。除了兩個賦予機器人移動功能和吸附功能的運動發(fā)生器組件，還有一些為機器人進行吸附力調節(jié)、供電、測距、報警的硬件，列于表3.4.1。硬件設備尺寸重量橡膠輪×2直徑65mm，輪胎寬度27mm共68g一寸萬向輪輪寬15mm，高度33mm，輪直徑25mm約36g4S1800mah25C涵道風扇電池組35mm×28mm×110mm130g40A好盈電調30mm×70mm×9mm48g舵機測試儀30mm×37mm×10mm約6gstm32主控板95mm×75mm約50gULN2003驅動模塊×232mm×34mm共13.6g鋰電池供電模塊60mm×31mm×11mm35g超聲波模塊45mm×20mm（3mm）約10g有源蜂鳴器模塊32mm*13mm8g表3.4.1機器人硬件模塊尺寸參數(shù)3.4.2硬件外部設備區(qū)域安裝為了保障爬墻機器人的平衡器和抗顛覆能力，硬件的布置應該在位置上相對對稱，各模塊硬件能正常運行、易于拆卸和組裝操作、接線方便的情況下重量分布均勻，根據(jù)上小節(jié)硬件組件的參數(shù)，對機器人進行大概的結構排布，為硬件進行安放區(qū)域的設計，本次研究的爬墻機器人的硬件布置大致如圖3.4.2所示。圖3.4.2外部設備固定區(qū)域構想圖其中，1為電機安裝區(qū)域，2為外置的65mm驅動輪，3為涵道風扇電池組定位區(qū)域，4為涵道風扇裝夾平臺，5為萬向輪安裝區(qū)域，6為涵道風扇定位區(qū)域，7為封裝鋰電池、電調及舵機測試儀、蜂鳴器、藍牙模塊安裝區(qū)域，8為超聲波測距模塊、主控板、電機驅動模塊安裝區(qū)域。在實際的設計中，各區(qū)域應根據(jù)布置的硬件工作情況保持一定的間距，以最小化眾多器件、結構的物理干涉。設計中會為有定位孔的模塊進行底板孔的同步設置，另外，對于部分無自帶固定孔位的硬件，如鋰電池組、涵道風扇電池組等，為其設置高度合適的矩形凸臺定位，再在定位區(qū)域周圍設計小孔，意在用尼龍自鎖扎帶加以固定。3.5本章小結本章首先通過對比明確了爬墻機器人的移動方式，而后進行輪式移動結構的安排，根據(jù)所需硬件模塊的尺寸制定了定位分布方案。4Proe建模4.1Proe建模軟件介紹Proe軟件全稱為Pro/Engineer操作軟件，是一款由美國參數(shù)技術公司開發(fā)集計算機輔助設計、計算機輔助制造、計算機輔助工程（CAD、CAM、CAE）為一身的三維建模軟件，擁有草圖繪制、組件制作、裝配、鈑金件設計等各式模塊，獨立的模塊化使用方式滿足人們的設計需求，其在當今眾多三維造型設計軟件中不落下風，得到機械設計業(yè)界使用者們的青睞。Proe主要占據(jù)的優(yōu)勢為參數(shù)化和數(shù)據(jù)庫統(tǒng)一，在幾何模型的設計中可以將模型分解為有限的特征，其可以用有限的參數(shù)完全約束，另外在建模的過程中各個模塊使用單一的數(shù)據(jù)庫，模塊間會根據(jù)特征的修改而隨之同步參數(shù)，這意味著在組件裝配、工程圖輸出的過程中修改某一零件的尺寸時，裝配圖和工程圖上相應的部件也會隨之同步尺寸，無需重新修改特征和設置約束，模型設計靈活，變更方便。4.2在Proe軟件上的總體設計機器人與主要部件的機械裝配圖如圖4.2.1所示。機器人的運動部件主要由底板、減速電機、電機支架、65mm橡膠輪、聯(lián)軸器、涵道風扇、涵道裝夾件、萬向輪、外殼組成。圖4.2機器人裝配圖4.3機器人底板建模設計圖4.3.1與圖4.3.2為機器人主體的建模，一體化底板主體，同時具有負壓腔、涵道風扇裝夾機構、萬向輪安裝板等機械結構，在3D打印的構想中，選擇塑料材料。圖4.3.1機器人底板圖4.3.2機器人底板底部設計的基本考慮因素有下：負壓腔：如圖4.3所示，機器人的負壓腔主要由涵道風扇對接口、引流通道、底板底部邊緣突起構成，原理為作為負壓發(fā)生器能夠將機器人底板下部空氣抽出，使底板上部壓強大于下部從而產生差值負壓，所生成的吸附力讓機器人吸附在接觸壁面，以保證機器人在運動時不輕易發(fā)生傾覆[4]。其中負壓腔涵道接口比涵道風扇引流圈直徑大約1mm—2mm，方便涵道風扇的安裝接入，接入后可選擇合適的海綿條或膠條作為密封機構，進行接口縫隙的貼緊密封。而根據(jù)電機安裝高度和驅動輪直徑，底板邊緣凸起擋板設計為距接觸地面約5mm—8mm，厚度為10mm，三輪爬墻機器人在平衡性上有相對不足，在運動時遇到不平整的壁面難免會傾側，造成壁面與底板的摩擦碰撞，因此留有合適的高度，選擇經濟實惠的海綿條或膠條進行粘貼密封，能在保證負壓腔密封性的同時代替機械磨損。涵道風扇裝夾機構：夾裝柱機臺構配合裝夾套作涵道風扇的安裝定位，因為涵道風扇工作時通過螺栓連接有橫向的力矩，柱臺機構的設置相當于對為裝夾套提供一個支撐受力面，為連接孔緩沖了涵道風扇運作時的反作用力，保證機構不會因為外力斷裂受破壞。萬向輪安裝板：安裝板孔位根據(jù)選擇的一寸萬向輪設計，萬向輪安裝板凸臺的高度根據(jù)電機安裝高度、驅動輪直徑進行確定，確保機器人底板與地面保持相對平行。吸附系統(tǒng)所產生的文丘里效應是伯努利原理的一種體現(xiàn)，根據(jù)伯努利原理，流體流速大的地方壓強小，流速小的地方壓強大[5]。若萬向輪安裝板高度設置過低或過高，負壓腔與壁面縫隙不等會造成機器人整體吸附力不均，影響機器人的平衡性和吸附能力。另外萬向輪活動腔根據(jù)萬向輪尺寸所定，保證萬向輪在墻體內的轉向不與腔體發(fā)生摩擦碰撞。底板上存在有三個外殼安裝的卡扣插入孔，其一孔設置得較大，使得在安裝外殼時便于卡扣梁的插入，減少其彈性變形。另外底板上方的凸起與3mm小孔為對應尺寸硬件模塊的定位輔助機構。4.4驅動組件4.4.1步進電機步進電機是將電脈沖信號轉變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件，由于是以脈沖驅動，很適合數(shù)字或微型計算機來控制，因此可把他當做一種基于脈沖控制的數(shù)字元件[6]。本次設計采用的28BYJ48步進電機尺寸與建模如圖4.4.1所示。圖4.4.1步進電機尺寸及去線建模圖4.4.2電機安裝板組件因所選電機無配套的安裝機構，需根據(jù)電機4.2mm安裝孔設計電機固定安裝支架，建模如圖4.4.2，以M4內六角螺栓、M4螺母連接電機和安裝板。圖4.4.2電機安裝板組件4.5涵道風扇組件本次設計所選POWERFUN牌的50mm-11葉涵道風扇，涵道風扇與無涵道旋翼相比，涵道對槳葉起到一定的保護作用，具有安全性高、結構更加緊湊、氣動效率高及噪音低等特點[7]，本次設計所選POWERFUN牌的50mm-11葉涵道風扇實物如圖4.3.1所示，可提供最大970g推力。圖4.5.1涵道風扇實物圖而其中組件包括有：1、4300KV-4S電機為負壓發(fā)生裝置的電機，最大工作電流為40A，滿載功率達670W，重57g，搭配1800MAH25C電池組?？蘸狼惑w外徑為55.4mm、內徑51.4mm，采用PA66工程塑膠材料，涵道包裹運作的漿葉，除具有上說到的優(yōu)點外，對于本次設計的機器人還有減少器件間的物理干涉、降低機器人運作的危險性等。導流圈最大直徑為63mm，其引導氣流適應負壓腔，減少風力的損失，另外槳葉直徑為50.7mm的11葉風扇葉為產生風力的主要結構。涵道風扇組件相關建模圖如下：圖4.5.2涵道風扇組件建模圖4.5.3涵道風扇裝配4.6其他組件4.6.1涵道風扇裝夾套因涵道風扇裸露的電芯電機不能設置安裝架，為固定涵道風扇，需要一個裝夾結構，選擇對涵道外壁進行套裝，通過伸出與底板安裝柱臺進行螺栓連接，裝夾套內徑為54.2mm，外徑為60mm，通過M4螺栓與螺母配合與底板固定連接。因為裝夾套在涵道風扇工作時承受推力，若進行3D打印應選擇輕質鋁合金材料。圖4.6.1裝夾套4.6.2聯(lián)軸器考慮到機器人在工作過程中有一定負載，直接用電機伸出軸連接輪轂會使中心孔受力過大，因此根據(jù)電機伸出軸選用5mm六角聯(lián)軸器，配合M4螺栓進行電機伸出軸的固定連接。而輪子是選用寬度為27mm，外徑為66mm的玩具橡膠輪子，通過中心外孔用M4內六角螺栓與聯(lián)軸器連接。圖4.6.2聯(lián)軸器建模4.6.3萬向輪在本次設計中，作為從動輪的萬向輪主要提供支撐、輔助變向功能，在機器人吸附墻體工作時不能提供較大的靜摩擦力。圖4.6.3萬向輪組裝4.6.4車體外殼車體外殼高度約為57mm，上方有涵道風扇的伸出口，這樣進行設計保證出風口的暢通，提高涵道負壓發(fā)生器的性能和效率。外殼上設有卡扣，卡扣是連接件上的一種結構形式，與螺釘相比，不需要額外配對螺母或加工設計件螺紋[8]。如圖4.6.4所示。圖4.6.4小車外殼建模4.7本章小結本章簡單介紹了Proe建模軟件，并在該軟件上進行機器人的設計建模，闡述了各機器人各個組件的使用及安裝，羅列出主要組件的建模圖片。5仿真設計5.1運動仿真準備在3D模型的設計當中，進行零件配合的檢查是排除機械結構間的干涉的重要步驟，而在運動仿真之前，應先行考慮機器人組裝后尚未投入工作時零件之間的靜態(tài)配合，而Proe軟件當中有內置的干涉檢查功能，主要步驟如下：打開總體裝配圖后，點擊分析欄，選擇【模型】-【全局干涉】；在彈出的窗口中將【包括面組】選項打開；點擊預覽按鈕按鈕；在點擊預覽之后，若零件間出現(xiàn)干涉，會在信息提示欄里顯示，點擊零件編號，模型中被加亮的特征即為互相干涉零件。圖5.1.1靜態(tài)干涉檢測步驟而本次機器人模型設計檢測當中，出現(xiàn)了螺栓、螺母、孔之間的干涉，如圖5.1.2。據(jù)此的分析為：在本次三維建模中，螺栓與螺母間只保證了節(jié)距與截面的正確性，沒有進行緊固件數(shù)據(jù)的精確傳輸，而這也符合在實體裝配中，所配螺栓與螺母并非精準配套，螺紋緊固件均存在無法避免的干涉，因此建模中規(guī)格相符的螺紋緊固件存在干涉是常見的。逐個排查后，機器人無其他零件間的干涉。5.1.2靜態(tài)干涉結果5.2Proe中的機構運動模塊在機械設計領域中，在計算機上進行運動仿真，對設計產品進行機構運行圖像、技術參數(shù)進行輸出，是非常關鍵的設計步驟。在制造和成型過程中有許多的缺陷我們無法預測，單單進行實驗驗證都會大大增加成本和延長生產周期，然而計算機輔助技術與數(shù)字化模擬成型技術給我們的設計和制造帶來了很大的便利[9]。其可在計算機上檢驗產品設計上的缺陷，及早發(fā)現(xiàn)并進行模型修改，為研發(fā)、制造人員對設計產品的模型制造節(jié)省了時間精力，毋需從產品樣機中進行檢測分析，有助于縮短投入生產使用所需的時間，大幅度提高工作效率。而本次設計中主要對機器人的機械結構方面進行模擬，而Proe軟件當中的機構運動學模塊可對機器人進行運動仿真、干涉檢測、運動軌跡等模擬。5.3機器人的運動仿真本文對材料校核、環(huán)境因素的涉及較少，主要驗證機械結構的運動可行性和硬件間的干涉情況，因此用機構運動仿真模塊進行動態(tài)干涉檢測即可，大致步驟如下：（1）導入組裝圖，此處應注意的是步進電機伸出軸、萬向輪軸應與其本體分開建模然后組裝，定義為銷釘連接約束，在動態(tài)仿真中應留有機構運動的自由度，此外還應在機器人驅動輪相距的中點建立基準點，再通過槽連接功能與運動軌跡進行機構連接而非約束；（2）點擊應用程序欄，選擇【機構】進入機構運動模塊；（3）對驅動輪、萬向輪、涵道風扇葉片、運動軌跡起始點加入伺服電機定義，根據(jù)右手定則設置機器人前進時的機構旋轉方向、運動軸設置為速度，模選擇常數(shù)50，而在轉向運動仿真時，轉彎方向的伺服電機定義模數(shù)的設定應相對上調；（4）通過快照模塊查看機器人基本運動情況，無誤后進行主要運動部件的分析定義，使用回放模塊進行部分碰撞檢測，設置為碰撞時動畫結束，將相關螺紋緊固件除外，選擇主要的運動部件進行運動仿真。而本次機器人運動仿真結果理想，回放正常。圖5.3.1進入機構運動仿真模塊圖5.3.2轉彎軌跡的伺服電機定義圖5.3.3左轉時左輪的伺服電機定義圖5.3.4分析定義設置圖5.3.5直線運動仿真圖5.3.5曲線運動仿真5.3本章小結本章主要作所設計機器人的建模仿真分析，通過Proe內置的全局干涉功能檢測機器人建模的結構是否合理，再由機構運動學模塊的碰撞檢測功能對機器人運動中的主要組件進行干涉分析。6結論6.1設計的總結本文為保證爬墻機器人工作運行在機械結構上可行性，從機構方面研究了一種以涵道風扇為負壓發(fā)生裝置的單負壓腔體爬墻機器人，驗證機械結構的合理性。論文研究成果總結如下：符合設計要求，選擇三輪布置的移動機構，設置萬向輪為從動輪，并配合兩個獨立步進電機對驅動輪進行控制，賦予所設計爬墻機器人在移動機構上的可操作性與靈活性，而且硬件結構上用料的減少，易于實現(xiàn)機器人的吸附功能，同時達到的經濟性目的。根據(jù)器件的使用和布置，設計出機器人主體、相關安裝機構、外殼等機械零件，對負壓腔與壁面的接觸面積和高度進行了一定范圍內的控制，為相關密封措施提供便捷，增加了負壓腔的利用率以提高吸附性能，同時結構相對緊湊，確保了硬件的固定安裝和正常使用。通過Proe三維軟件對機器人的仿真，驗證了機器人的內部硬件干涉。總的來說，本次設計成功設計出一種爬墻機器人的合理結構，體現(xiàn)了機器人運動、吸附功能的實現(xiàn)在機械結構上是可行的，總體裝配無突出干涉，硬件布置安排較為合理，而在研究的知識收益上也深入接觸到了爬墻機器人工作原理和結構設計的主要問題。6.2不足之處本次設計中存在很多未涉及到的相關知識原理，相信如果在時間和資金充足的情況下，能有更佳的結構設計和拓展度更高的結構優(yōu)化考慮。就機器人結構設計有以下未涉及到的研究方向和欠缺考慮的不足之處：（1）在缺少樣機調試的環(huán)節(jié)下，機械結構上無具體談論到材料方向上的研究，應該配合材料的性能與結構上力學的分析校核進行機構合理性驗證。（2）在運動力學方向上無具體的分析計算，從而無法從整體上驗證機器人的運動能力。6.3展望在今后的研究或者修改工作上，應結合不足之處展開，爬墻機器人涉及機械設計、控制原理、電路設計等眾多領域，機與電配合要求較高，是一個很值得不斷深究的交叉領域研究課題。本人也希望通過對此課題的研究，實現(xiàn)知識水平和能力上的自我增值，定會以虛心誠懇、積極進取的姿態(tài)接受建議和思考學習。參考文獻[1]孫錦山.氣動爬壁機器人的機構設計及其控制系統(tǒng)的研究[D].浙江工業(yè)大學,2006.6.[2]趙興飛.氣驅爬壁機器人理論于實驗的研究[D].重慶大學,2004.6.[3]魏武,蔡釗雄,鄧高燕.基于耗能目標優(yōu)化的多足爬墻機器人足力控制研究[J].中國機械工程,2012,23(9):1289-1295.[4]齊曉龍.負壓吸附式爬墻機器人關鍵參數(shù)確定方法的研究[J].甘肅電氣工程學院,2018(4):58.[5]景江紅,盧啟勇,陳杰.伯努利原理在生活中的應用[J].科學技術創(chuàng)新,2020(03):27-28.[6]李毅航,劉權兵,徐重瑤,張國為.步進電機控制器[D].長春工程學院,2011.7.[7]叢偉.涵道風扇的氣動特性與優(yōu)化研究[D].南航航空大學,2013.7.[8]陳燕.塑料卡扣設計研究及CAD應用模塊開發(fā)[D].江南大學,2006.6.[9]呂雪,牛海霞.基于Pro/E的清潔機器人爬壁機構設計[J].黃河科技學院學報,2019,21(05):52-54.[10]孫立新,楊興宇,楊改文,高菲菲,王傳龍.基于負壓吸附的船體清刷機器人研究[J].機床與液壓,2019,47(17):56-59.[11]肖世貴,章亞男,沈林勇,宋薇,錢晉武.一種雙體負壓吸附爬壁機器人的研究[J].工業(yè)控制計算機,2018,31(06):85-87.[12]QiangZhou,XinLi.Experimentalinvestigationonclimbingrobotusingrotation-flowadsorptionunit[J].RoboticsandAutonomousSystems,2018,105.[13]劉明芹,戴永雄,黃文攀.小型吸附式爬壁機器人機械結構及平衡性[J].機械設計及制造,2011(5):146-148.[14]王園宇,武利生,李元宗.壁面清洗機器人發(fā)展趨勢淺析[J].引進與咨詢,2002(4):3-4.[15]孟憲宇,董華倫.爬壁機器人結構設計及曲面磁力吸附關鍵技術研究[J].制造業(yè)自動化,2018,40(06):19-22+39.[16]任志奇.負壓吸附式爬壁機器人的設計與研究[D].華北電力大學,2018.[17]王富杰,孫靜,王吉岱,伊曉麗.壁面移動機器人移動方式及移動機構的研究進展[J].機械傳動,2012,36(06):115-120.附錄1相關設計件二維圖紙下圖為電機安裝板二維圖下圖為底板二維圖下圖為涵道裝夾板二維圖附錄2總裝二維圖紙附錄3英文文獻及翻譯Thedevelopmenttrendoftherobot1.Preface:Climbingrobotisanimportantbranchinthefieldofmobilerobot,flexiblemobileonverticalwall,replaceartificialundertheconditionofthelimittocompletevarioustasks,isoneofthehotspotinresearchoftherobot.Itismainlyusedinthenuclearindustry,petrochemicalindustry,shipbuilding,firedepartmentsandinvestigationactivities,suchasthebuildingexternalwallcleaning,materialstoragetankinpetrochemicalenterprisetestingandmaintenance,theouterwalloflargesteelplatespraypaint,andinbuildingaccidentrescueandrelief,etc.,andachievedgoodsocialbenefitsandeconomicbenefits,haswidedevelopmentprospects.After30yearsofdevelopment,thefieldofrobotwhichhasemergedalargenumberoffruitfulresults,especiallysincethe1990s,especiallyrapiddevelopmentinthefieldofclimbingrobotathomeandabroad.Inrecentyears,duetothedevelopmentofavarietyofnewtechnology,therobotwhichsolvedmanytechnicalchallenges,greatlypromotethedevelopmentoftheclimbingrobot.Therobotdesignactivitiesofuniversitiesinourcountryalsohasawidedevelopment,thiskindofatmosphereforourrobotresearchanddevelopmentofspecialandprofessionaltalents'cultivationisofpositivesignificance.2.Climbingrobotresearchstatusabroad1966Japaneseprofessorwestlightwallmobilerobotprototypeisdevelopedforthefirsttime,andperformancesuccessinOsakaprefectureuniversity.Thisisakindofrelyonnegativepressureadsorptionclimbingrobot.Thenappearedvarioustypesofclimbingrobot,hasalreadybeguntothelate80sapplicationintheproduction.Japan'smostrapiddevelopmentinthedevelopmentofclimbingrobot,mainlyusedintheconstructionindustryandnuclearindustry.Suchas:Japanshimizuconstructioncompanyhasdevelopedwiththeouterwallofthebuildingindustrycoatingwithceramictileoftherobot,theydevelopedbynegativepressureadsorptioncleaningclimbingrobot,onthesurfaceoftheglassfortheCanadianembassytoclean.Tokyouniversityoftechnologydevelopmentofthewirelessremotecontrolmagneticadsorptionclimbingrobot.InJapan'smiti"limithomeworkrobot"nationalresearchprojects,supportedbydayCDH,developedalargepotofnegativepressureadsorptionsurfaceinspectionrobotsusedinnuclearpowerplants,etc.Othercountriesarealsoaddedtotheclimbingrobotresearchupsurge,suchas:SeattleHenryRSeemannunderthefundingoftheBoeingcompanydevelopedavacuumadsorptioncrawler"AutoCrawler"robot.Onthetwotrackseachcontaininganumberofsmalladsorptionchamber,withthemovingofthecrawler,adsorptionchamberformcontinuousvacuumcavityandmakesthecrawlerwalkingagainstthewall.AmericanCaseWesternReserveUniversitydevelopedbyusingfourclimbingrobotprototype"legs".Similartothefirsttworobots,therobotdependsonfour"legs"onbiomimeticviscousmaterialstoadsorption,theprototypeisthefourlegswheelonthesoleofthefootevenspecialdistributionismoreadvantageoustotherobotstablecrawlingonthewall.Thequalityoftherobotisonly87g.Polytechnicschoolintheearly1990s,BritishPortsmouthhasdevelopedaclimbingrobotmultileggedwalkingtype.Adoptingmodulardesign,therobotiscomposedoftwosimilarmodules,eachmoduleincludestwomechanicallegsandlegcontroller.Accordingtothetaskneedtoinstalladifferentnumberoflegs,reconfigurableability.Mechanicallegsusingbionicsmechanism,simulationofthelargeanimalsarmmusclefunction,istwotype,includingupperandlowertwoandthreedouble-actingcylinder,withthreedegreesoffreedom.Goodstabilityandbearingcapacityisbig,therobot'slightweight,andcanspanbiggerobstacles.Inadditiontothelegononeendofvacuumcups,robotequippedwithsuctioncups,abdomenmassratioofpowderandmaketherobothasalargerloadof2:1.3.ClimbingrobotresearchstatusinChinaChinaisalsoinasimilarstudysincethe1990s.In1988atthenational"863"hightechnologyprogram,underthesupportoftheroboticsinstituteofHarbininstituteoftechnologyhassuccessfullydevelopedtheuseofmagneticadsorptionandvacuumadsorptiontwoseriesoffivetypesofwallclimbingrobot.Successfuldevelopmentoftheourcountrythefirstwallclimbingrobotremotedetection,usingnegativepressureadsorption,omni-directionalmobilewheel,usedfornuclearwastestoragejarsofwallwelddefectdetection.Developedin1994fortallbuildingswallclimbingrobotcleaningCLR-Ⅰ,adoptstheomni-directionalmobilemechanism,therobotinsitucanarbitrarilychangethedirectionofmovement.AfterthedevelopmentoftheCLR-Ⅱ,drivenbytwoindependentways--coaxialtwo-wheeleddifferentialmechanism,throughthecoordinationoftworoundsofspeedcontroltorealizetheomni-directionalmobilerobot,therobotontologyandusingpowerlinecarriercommunicationmethodsbetweenthegroundcontrolstation.Above-mentionedthreeclimbingmachineadoptssinglesuctioncupstructure,springairsealed,ensurethecrawlrobotwithhighspeedandreliableadhesionability.In1995successfullydevelopedthemetalcorrosionbymagneticadsorptionclimbingrobot,structureofpermanentmagneticadsorption,accomplishedbytwotrackspositive&negativemobileturn.Therobotcandoforpetrochemicalenterprisestotheouterwallofthemetalmaterialstoragetanktospraypaint,sandblasting,aswellaswithautomaticdetectionsystemtotestthetankwallthickness.Developedin1997'sdetectionofwaterwallclimbingrobot,acircularpermanentmagnetadsorptionblockinconformitywiththetankwallarc,improvetheadsorptioncapacity,andimprovetheefficiencyoftheoperation.Shanghaiuniversityalsoconductedearlytallwallcleaningrobotresearch,successivelydevelopedaverticalwallclimbingrobotandsphericalwallclimbingrobot.Thesphericalwallclimbingrobotadoptsmanysuckers,negativepressureadsorption,6footindependentdrivinglegfeetwalkingstyle,canbeusedfordifferentradiusofcurvatureofthesphericalouterwallsince1996,theBeijinguniversityofaeronauticsandastronauticshassuccessfullydevelopedWASH2MAN,CLEANBOT1,SKYCLEAN,"hangingbaskettypewindowrobot"and"LanTianJietreasure"curtainwallcleaningrobotprototype.Forallthewindowisbrushedpneumaticrobot;Hangingbaskettypecleaningrobot,therobotdependsontheroofofthesafetylinetraction,attachedwiththenegativepressuremadebyfanrobotonthewallintheapplicationbackgroundofnationalgrandtheatreellipsoidceilingcleaningdevelopedsuitableforcomplexcurvedsurfacefromclimbingrobotprototype,theclimbingmechanism,mobilemechanism,cleaningrobothasmanysimilarities,butduetoitsspecialworkingenvironmentandmissionrequirements,intermsoftheoryandtechnologyhassomeparticularity.4.Thekeytechnologyofrobot:4.1adsorptionmechanism,adsorptionmechanismofactionistoproduceanupwardforcetobalancethegravityoftherobot,keepitonthewall.Currently,magneticadsorptionmethodsmainlyincludevacuumnegativepressureadsorption,adsorption,propellerthrustandbinderetc.Severalways.Duetotheadsorptionmethodseachhavelimitations,climbingrobotdevelopedbyoftentargetedstrong,appliesonlytoaspecifictask,difficulttogeneralize.Robotdesignneedtoworkontask,environment,choosetherightmeansofadsorption.Inrecentyears,peoplethroughthestudyoftheadsorptionmechanismofgeckoreptilessuchasthesolesofyourfeet,makingthepolymersynthesisofviscousmaterial,theuseofvanderWaalsforcebetweenthemoleculesandmolecularmaterials,canbeobtainedonthecontactareaofsmallhugeadsorptioncapacity,andhastheadvantagesofadsorptionhasnothingtodowiththesurfacematerialproperties.Shortlifebutatthemoment,theuseofthesematerials,theuseofacertainnumberoftimesafterloseviscosity,practical,needfurtherstudy.4.2mobilemechanismandmotioncontrolsystem:mobilemechanismandthemovementcontrolsystemofrobotwhichmajorwheeledmobilemechanism,morefoottype,suchascaterpillar,amongthem,thewheelandfoottypewhichhasbeenwidelyused,caterpillarmuchformagneticadsorptionmethod.Obstacleabilityiswallrobotwhichusedtoanimportantindicatorofperformance.Whenworksurfaceisconvex,groove,therobottogothroughtheseobstacles,wemusthaveenoughobstacleability.Allkindsofmobilemechanism,morefoottyperobotobstacle-navigationabilityisstronger,itseachlegsmallsuctioncupisplaced,whenfacedwithobstacles,cancontrolthe"leg",makethesmallsuctioncupacrosstheobstaclesonebyone.Wallmobilemechanismoftherobotcanmaketherobotonthepremiseofreliableadsorptioncanmoveonthewall.Duetotheparticularityofclimbingrobotworkinginwall,mobilemechanismandadsorptionmechanismexistscoupling,whichbroughtsomedifficultiestotherobot'smotioncontrol.Thanclimbingrobotsuckerfoottypeandlegswithasuctioncupattheend,everymovealegneedstobedone"toeliminatesuction-leg-Wallaceleg,leftleg-generateadsorptionforce"aseriesofactions.Inthisprocess,therobotmobilemechanismoftheactionshouldcoordinatewitheachother,andtheadsorptionmechanismtotoguaranteetheflexiblemobilerobotonthewall.Inaddition,thereisalsoamobilemechanismandadsorptionseparation,suchassinglesuctioncups,robotsuckeradsorption,sustainablecontinuousmovementofdrivingwheelmobilerobot,motioncontrolisrelativelysimple.Energysupplyanddrivemode:4.3thedrivingmodeofenergysupplyandenergysupplywaywithpeopleviathewirelineforthemachinetoprovideenergysuchaselectricity,gas,alsohasabuilt-inbattery,cylindersandsoon.Drivewaysmainlyhavethepneumaticmotorandotherseveralways.Climbingrobotisdesignedtoadopthighefficiencyqualitythandriveandsourceofpower,especiallythewirelesscontrolcases.Usingmotordrive,energysupplymainlyincludepolymerlithiumbattery,nickelmetalhydridebatteries,electrochemicalbatteriesandfuelcells.Inaddition,duetotheenergyofinternalcombustionengine--gasoline,hydrogenfuelcanhavehigherweightratio,suchasadvancedmicrointernalcombustionenginecanalsobeappliedtotheclimbingrobot.Safetyproblems:4.4therobotbyinterference,environmentalchangecircumstances,howtoensurethesafetyoftherobotisattachedtothewallwithoutfalling,fallingorafterhowtominimizethedamageoftherobot.Thepastbuildingscleaningclimbingrobot,developedbymostusedbyincarryingthecaratthetopofthetower,hoistingandwireropeofinsurancesystemontherobot.Robotforsomeotherpurposes,suchasdetectionwithsmallclimbingrobot,thegoalisnotsure,cannotusetheropewayofinsurance,soneedtostudynewwaytopreventfalling.Couldconsiderusingaparachute,smallpowerintoapulp,fastsu