文档介绍：第 1 期( 总第 91 期) 液压气动与密封 N o. 1( Serial N o. 91)

2002 年 2 月 Hy d. P neum. & Seals Feb. , 2002
气动爬墙机器人
梅燕民彭光正范伟
摘要本文根据真空吸附原理, 采用先进的气动元器件设计一个能在垂直墙面上, 通过脚步行进方式, 在四
个方向垂直移动的气动爬墙机器人。其控制系统采用可编程控制器, 实现5个基本动作的逻辑控制和顺序控制。
关键词爬墙机器人气动技术可编程控制器
中图分类号: T H138 文献标识码: A 文章编号: 1008- 0813( 2002) 1- 19- 03
1 前言
随着气动技术应用领域不断扩大, 技术的不断
发展, 在气动机器人领域也提出了发展的要求, 尤其
是在诸如核工业、建筑业、造船业等等需要在高空克
服重力作业的特殊场合。本设计中的气动爬墙机器
人利用真空吸盘的吸附作用, 并利用气缸驱动机器
人脚步交替移动, 实现在垂直表面的自由移动。本
设计具有设计结构简单, 控制方便灵活等特点。采
用脚步式结构设计, 吸盘的吸附力大, 结构更加稳定
可靠。本系统采用的是 SMC 公司的先进的气动元
件, 具有体积小、控制精度高、模块集成度高、安装组
合灵活等特点。图 2 机器人结构简图( 垂直于墙面)
2 机器人的结构由于 SM C 公司元器件设计制造的精度和元器
通过装配图( 图 1) 以及结构简图( 图 2) , 分析机件的安装的灵活性, 我们设计制造了几个安装面板,
器人结构具有的特点是: 结构简单, 由纵横两个垂直使得机器人的结构设计更加可靠、稳定。具体安装
且相同的机械结构组成。横向结构实现向左、右的特点是: 横向和纵向分别垂直安装两个双出杆驱动
动作, 纵向实现向前、向后的动作。气缸 I、J 和 K、L, 其缸身分别安装在一个固定面板
的前后两面, 这样活塞杆可以前后左右自由移动。
然后在横向和纵向气缸的前后左右四个端面安装一
个垂直于活塞杆即缸身的面板, 并在其上安装固定
气缸 A-H。真空吸盘 V1-V8 安装在端面气缸的活
塞杆上, 实现与墙面的垂直接触和分离。
3 机器人的动作原理
本机器人通过横向和纵向两组各四个吸盘的交
替吸附墙面而完成机器人的前进、后退、向左、向右
以及停止等 5 个基本动作的。主要的动作原理: 以
向前运动为例, 假设机器人处于初始状态, 即端面驱
动气缸 A-H 伸出, 让吸盘贴附在墙面, 然后提供真
图机器人装配图
1 空, 这样整个机器人便可通过真空吸附在墙面上。
主要运动元件: 4 个双作用双出杆气缸( I、J、K、接下来的动作如下:
L) , 横向和纵向各两个; 8 个单出杆双作用气缸( A- 1) 释放吸盘 V5-V8 的真空, 并且缩回横向气
H) 和 8 个真空吸盘( V1-V8) 。利用压缩空气作为缸 E-H, 使吸盘 V5-V8 脱离墙面。
动力源, 采用 PLC 和电磁阀来控制和切换气源, 驱 2) 通过吸盘 V1-V4 的固定作用, 切换纵向气
动双出杆和单出杆双作用气缸。缸 I、J 的气路, 在活塞杆相对墙面不动的情况下, 驱
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