文档介绍：学校代码: 10286
分类号: TP242
密级: 公开
UDC: 621
学号: 080208

可壁面过渡磁吸附爬壁机器人
虚拟样机设计与滑移转向模型分析

研究生姓名: 杨闫景
导师姓名: 钱瑞明教授

申请学位类别工学硕士学位授予单位东南大学
一级学科名称机械工程论文答辩日期 2013 年 5 月 21 日
二级学科名称机械设计及理论学位授予日期 2013 年月日
答辩委员会主席王兆伍评阅人王兆伍

林晓辉

2013 年 5 月日
东南大学硕士学位论文
Virtual Prototype Design and Skid-Steering Model
Analysis of Crossing-Corner ic Adhesion
Wall-Climbing Robot

A Thesis Submitted to
Southeast University
For the Academic Degree of Master of
Engineering

BY
YANG Yanjing
Supervised by Prof. QIAN Rui-ming

School of Mechanical Engineering
Southeast University

May 2013
摘要
可壁面过渡磁吸附爬壁机器人虚拟样机设计
与滑移转向模型分析
研究生:杨闫景导师:钱瑞明教授
东南大学机械工程学院
摘要
在爬壁机器人的应用场合常存在直角壁面、阶梯、曲面等多种非规则平面,因此需要
爬壁机器人具有壁面过渡功能。爬壁机器人可壁面过渡是指可以在水平面、铅垂面和倒悬
面之间相互过渡。本文提出并设计了一种可壁面过渡的磁吸附式爬壁机器人,它包含双节
车体和六个主动磁轮、四个被动辅助磁轮。
本文首先建立了爬壁机器人的内外直角壁面过渡力学模型,利用 matlab 分析了爬壁机
器人的结构参数和其直角壁面通过性的相互关系,获得了爬壁机器人的详细结构参数,并
用 adams 验证了爬壁机器人可以自主过渡内直角壁面;其次,根据摩擦特性,基于车轮触
地点速度分析和车辆力平衡关系,提出了一种新的轮式车辆平面滑移转向动力学模型,并
研究了车辆参数的不同对车辆滑移转向的影响;然后建立了爬壁机器人铅垂壁面滑移转向
动力学模型,根据随车坐标系和全局坐标系的转换,获得了爬壁机器人铅垂壁面的滑移转
向轨迹;据此提出了爬壁机器人铅垂壁面滑移转向点到点的通用版和简化版路径规划方案,
并运用 ANSYS 分析了磁轮的磁吸附力与其结构参数的相互关系,在 Solidworks 中建立了
爬壁机器人的虚拟样机。本文工作为此类爬壁机器人的实物样机研制和应用控制提供了依
据。

关键词:爬壁机器人;可壁面过渡;磁吸附;轮式车辆;滑移转向;动力学模型;点到点
路径规划
ABSTRACT
Virtual Prototype Design and Skid-Steering Model Analysis of
Crossing-Corner ic Adhesion Wall-Climbing Robot
YANG Yan-jing Supervised by Prof. QIAN Rui-ming
School of Mechanical engineering, Southeast University
ABSTRACT
There are corners, ladders, surfaces and other irregular planes in the wall-climbing robot
applications, so the wall-climbing robot should have the ability to cross corners. The
crossing-corner ability means that the wall-climbing robot can cross between horizontal plane,
vertical plane or upside down plane. A six-wheel ic adhesion wall-climbing robot that can
cross corner is designed, which contains double bodywo