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機(jī)器人|科研人員開發(fā)了一種利用螺旋槳推力移動(dòng)的攀爬機(jī)器人

機(jī)器人

機(jī)器人|科研人員開發(fā)了一種利用螺旋槳推力移動(dòng)的攀爬機(jī)器人

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推進(jìn)型機(jī)器人利用螺旋槳產(chǎn)生的力來移動(dòng)并附著在表面上 ， 但只能在非常有限和特定的應(yīng)用中使用 。 科研人員開發(fā)了一種利用螺旋槳推力移動(dòng)的攀爬機(jī)器人 。 機(jī)器人與表面之間的接觸通過大量非驅(qū)動(dòng)輪來保持 。 推力向壁側(cè)傾斜 ， 從而在車輪與地面之間產(chǎn)生摩擦力 。 由于預(yù)測(cè)在墻壁表面有強(qiáng)風(fēng)對(duì)于高層建筑 ， 通過控制推力方向來補(bǔ)償作用在機(jī)器人上的風(fēng)力 。



還考慮了摩擦力增強(qiáng)器 ， 它是一種翼型 ， 可通過側(cè)風(fēng)產(chǎn)生指向壁側(cè)的升力 。 然而 ， 已經(jīng)表明 ， 這種機(jī)器人會(huì)因風(fēng)向或風(fēng)速的突然變化而發(fā)生打滑 。 開發(fā)攀爬機(jī)器人項(xiàng)目最重要的工作是設(shè)計(jì)一個(gè)合適的附著機(jī)制 ， 以確保機(jī)器人在不犧牲機(jī)動(dòng)性的情況下可靠地附著在各種墻面上 。 保證機(jī)器人附著在表面上的最常見方法是使用吸力 。 真空式原理需要輕型機(jī)構(gòu) ， 易于控制 。



這個(gè)操作原則允許攀爬任意表面 ， 由不同類型的材料制成 ， 并且可以通過使用不同的策略來實(shí)現(xiàn) 。 通常 ， 每只腳使用一個(gè)以上的真空杯 ， 以防止由于表面曲率或不規(guī)則造成的壓力損失 。 然而 ， 這種類型的附件有一些相關(guān)的缺點(diǎn) 。 吸力粘附機(jī)制需要時(shí)間來產(chǎn)生足夠的真空以產(chǎn)生足夠的粘附力 ， 這種延遲可能會(huì)降低機(jī)器人移動(dòng)的速度 。



【機(jī)器人|科研人員開發(fā)了一種利用螺旋槳推力移動(dòng)的攀爬機(jī)器人】與吸力粘附相關(guān)的另一個(gè)問題是密封件中的任何間隙都可能導(dǎo)致機(jī)器人跌落 ， 這個(gè)缺點(diǎn)將吸盤粘附機(jī)制限制在相對(duì)光滑、無孔和無裂紋的表面上 。 最后 ， 吸力粘附機(jī)制依賴于環(huán)境壓力來粘附在墻上 ， 因此在空間應(yīng)用中沒有用處 ， 因?yàn)榭臻g中的環(huán)境壓力基本上為零 。 另一個(gè)問題是壓縮空氣的供應(yīng) 。 當(dāng)通過文丘里原理或真空泵產(chǎn)生真空時(shí) ， 會(huì)使攀爬機(jī)器人產(chǎn)生噪音 。

相關(guān)人員已經(jīng)提出了解決這個(gè)噪聲問題的方法 。 機(jī)器人上的真空泵增加了機(jī)器人的重量和成本 ， 這也是由于額外的真空管、消音器、閥門和其他必要的設(shè)備 。 該解決方案會(huì)導(dǎo)致某種程度的穩(wěn)定且不可忽略的能源消耗 。 機(jī)器人外部的真空泵意味著需要系繩 ， 存在臍帶干擾機(jī)器人的移動(dòng)性和動(dòng)力學(xué)的固有問題 。 因此 ， 希望避免主動(dòng)真空產(chǎn)生和用于真空運(yùn)輸?shù)膯为?dú)裝置 。

考慮到這些想法 ， 有的人提議使用被動(dòng)吸盤 ， 因?yàn)樗鼈兂杀镜汀⒑?jiǎn)單且堅(jiān)固 ， 并且允許攀爬機(jī)器人的輕型結(jié)構(gòu) 。 然而 ， 盡管是一種很有前途的方法 ， 但為了構(gòu)建一個(gè)合適的系統(tǒng) ， 必須更好地理解與被動(dòng)吸盤的行為相關(guān)的幾個(gè)方面 。 產(chǎn)生粘附力的另一種方法是在滑動(dòng)室上吸入空氣 ， 然后通過輪子移動(dòng)機(jī)器人 。 有人提出了這種粘附方法的一種變體 ， 并在機(jī)器人中實(shí)施 。

這些研究人員設(shè)計(jì)了一種基于真空轉(zhuǎn)子組件產(chǎn)生的空氣動(dòng)力吸引力的設(shè)備 ， 該組件產(chǎn)生由腔室包圍的低壓區(qū) 。 真空轉(zhuǎn)子組件由帶葉輪的真空電機(jī)和排氣罩組成直接氣流 。 它本質(zhì)上是一種徑向流動(dòng)裝置 ， 它結(jié)合了兩種類型的氣流 。 葉輪的高速旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致空氣被加速朝向轉(zhuǎn)子的外周 ， 徑向遠(yuǎn)離中心 。 然后將空氣沿自旋軸拉向設(shè)備 ， 在設(shè)備前面形成低壓區(qū)域或部分真空區(qū)域 。 使用排氣罩 ， 由此產(chǎn)生的空氣排放被引導(dǎo)到設(shè)備的后部 ， 實(shí)際上有助于通過向前推動(dòng)設(shè)備來增加附著力 。

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