内外壁面爬行机器人的发展概况

自1966年日本的西亮教授研制出 个爬壁机器人以来,爬壁机器人在日本得到蓬勃发展。之后, 英、西班牙、美、德和俄罗斯等也相继研制出多种爬壁机器人样机。20 世纪80年代以来, 内许多院校和科研单位也在爬壁机器人域取得了长足的发展, 研制了多种型号的爬壁机器人。

1 外爬壁机器人发展概况
爬壁机器人是种能够在壁面爬行作业的限作业机器人，它是集机构学、传感技术、控制和信息技术等为体的高技术产品，世界机器人大日本在限作业机器人研究方面尤为积。在过去的几十年里，爬壁机器人技术在世界范围内得到迅速发展，也相继研制出了不同种类的样机，有些已经投入使用。在这域，日本取得的成绩突出，美、英、法、意大利、西班牙、澳大利亚、韩等也在不断深入研究。

早在1966年，在日本大阪府立大学工学部任讲师的西亮，就利用电风扇进气侧低压空气产生的负压作为吸附力制作了台垂直壁面移动机器人的原理样机，这被看作是爬壁机器人研究的开。日本应用技术研究所研制出了车轮式磁吸附爬壁机器人，它可以吸附在各种大型构造物如油罐、球形煤气罐、船舶等的壁面，代替人进行检查或修理等作业。这种爬壁机器人靠磁性车轮对壁面产生吸附力，其主要征是:行走稳定速度快， 大速度可达9 m/min，适用于各种形状的壁面，且不损坏壁面的油漆。1989年日本东京工业大学的宏油茂男研究开发了吸盘式磁吸附爬壁机器人，吸盘与壁面之间有个很小的倾斜角度，这样吸盘对壁面的吸力仍然很大，每个吸盘分别由个电动机来驱动，与壁面线接触的吸盘旋转，爬壁机器人就随着向前移动，这种吸附机构的吸附力可以达到很大。此后的几十年里，爬壁机器人技术在世界范围内得到了迅速发展，也相继研制出了不同种类的样机，有些已经投入实用。

2 内爬壁机器人的发展概况

和外相比，内爬壁机器人的研究起步较晚，但近几年已取得了很大进步。我的工业机器人从20世纪80年代“七五”科技攻关开始起步，在家的支持下，通过“七五”、“八五”科技攻关，目前已基本掌握了机器人本体的设计制造技术、控制系统硬件和软件设计技术、运动学和轨迹规划技术，生产了部分机器人关键元器件，开发出喷漆、弧焊、点焊、装配、搬运等机器人。但总的来看，我的工业机器人技术及其工程应用的水平和外比还有定的距离;机器人应用工程起步较晚，应用域窄，生产线系统技术与外比有差距;在应用规模上，我已安装的产工业机器人约200台，约占球已安装台数的万分之四。

哈尔滨工业大学机器人研究所已经成功研制出单吸盘真空吸附车轮行走式爬壁机器人和永磁铁吸附履带行走式爬壁机器人。单吸盘轮式壁面移动机器人，有吸附机构和移动机构两大部分，移动机构由电机、减速器、车轮构成，吸附机构包括真空泵、压力调节阀、密封机构等。真空泵是产生负压的装置，其功能是不断地从负压腔内抽出空气，使负压腔内形成定程度的真空度。为维持机器人负压腔内的负压，还需要有密封机构，使机器人可靠地吸附在壁面上并产生足够的正压力，从而使驱动机构产生足够的摩擦力以实现移动功能。由于气囊密封装置具有较好的弹性，在壁面有凹凸时，通过气囊的形来减小缝隙的高度，可使机器人具有定的越障能力。调节弹簧的作用有两个:是为密封圈提供密封所必需的正压力，二是提高气垫对壁面的适应能力，还可起到减震的作用。负压的控制通过调节真空泵的电机电压来改变电机的转速，同时采用负压传感器作为检测元件，实时检测负压的变化，为调整压力提供依据。磁吸附履带式爬壁机器人采用的是双履带永磁吸附结构，在履带周上安装有数十个永磁吸附块，其中的部分紧紧地吸附在壁面上，并形成定的吸附力，通过履带(由链条和永磁块组成) 使机器人贴附在壁面上。机器人在壁面上的移动靠履带来完成，移动时，履带的旋转使 后的吸附块在脱离壁面的同时又使上面的个吸附块吸附于壁面，这样周而复始，就实现了机器人在壁面上的爬行。