PDF《无源振动吸附原理与应用》

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0 0 8年 9月 第3 4卷第9期北京航空航天大学学报JournalofB e i j i n gU n i v e r s i t yo fA e r o n a u t i c sa n dA s t r o n a u t i c s S e p t e m b e r

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0 8 V o l .

3 4 N o .

9 收稿日期:

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0 7 -

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0 3 基金项目:国家自然科学基金资助项目(

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0 6 AA

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9 ) 作者简介:那顺布和(

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8 2-) , 男, 蒙古族, 内蒙通辽人, 硕士生, n a s h j e r r y @1

2 6. c o m. 无源振动吸附原理与应用 那顺布和 刘荣杨浩(北京航空航天大学 机械工程及自动化学院,北京

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9 1 ) 摘要:无源振动吸附是最近提出的一种机器人的吸附方式, 是爬壁机器人研究的 关键技术之一. 提出了一种新的无源振动吸附数学模型, 设计了振幅和频率可调节的振动吸附 实验平台. 实验结果证明了无源振动吸附数学模型的正确性;

分析了无源振动吸附原理实现稳 定吸附的条件, 以无源振动吸附原理为指导设计了振动吸附模块并对该模块进行了性能测试, 对不同振动参数下吸附模块的抗失效能力进行了实验;

实验结果证明这种吸附模块可以作为 吸附足模块应用到爬壁机器人上. 关键词:振动吸附原理;

振动吸附模块;

爬壁机器人 中图分类号: T P2

0 6 文献标识码: A 文章编号:

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0 5 P r i n c i p l ea n da p p l i c a t i o no f v i b r a t i o ns u c t i o nm e t h o d N a s h u nB u h e L i uR o n g Y a n gH a o ( S c h o o l o fM e c h a n i c a lE n g i n e e r i n ga n dA u t o m a t i o n , B e i j i n gU n i v e r s i t yo fA e r o n a u t i c sa n dA s t r o n a u t i c s , B e i j i n g1

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1 9 1, C h i n a ) A b s t r a c t : V i b r a t i o ns u c t i o n i s ak i n do f s u c t i o nm e t h o d f o r r o b o t sw h i c hw a sn e w l y i n t r o d u c e db y r e s e a r c h e r s . An e w m a t h e m a t i c a lm o d e l o f v i b r a t i o ns u c t i o nw a sb r o u g h t f o r w a r da n da t e s t i n gd e v i c e w a sd e s i g n e dt om e a s u r e t h ea i rp r e s s u r eo f t h e i n n e r c h a m b e ro f t h es u c t i o nc u p . E x p e r i m e n t su n d e r d i f f e r e n tv i b r a t i o np a r a m e t e r s i n c l u d i n gs u r f a c e , a m p l i t u d ea n d f r e q u e n c yw e r e c a r r i e do u t a n d t h e r e - s u l t so f t h ee x p e r i m e n t sc o n f i r mt h ea c c u r a c yo f t h en e w m o d e l . S t a b l es u c t i o nc o n d i t i o nw a ss t u d i e d i no r d e r t oa c h i e v es u c t i o nt ow a l l . A c c o r d i n gt o t h e t h e o r yo f v i b r a t i o ns u c t i o n , an e wt y p eo f v i b r a - t i o ns u c t i o nm o d u l ew a sd e s i g n e d .Ap e r f o r m a n c et e s te x p e r i m e n tw a sc a r r i e do u t f o rv i b r a t i o ns u c - t i o nm o d u l e . T h e t e s tw a sc a r r i e do u t t om e a s u r e t h e f a i l u r ep u l l , t h e f a i l u r e f l e x u r a l t o r q u ea n dt h e f a i l u r e t o r q u em o m e n t . T h e r e s u l to f t h e t e s tp r o v e s t h e r e l i a b i l i t yo f t h em o d u l e t ob eu s e da sa f o o t o f aw a l l c l i m b i n gr o b o t . K e yw o r d s : v i b r a t i o ns u c t i o nm e t h o d ;

v i b r a t i o ns u c t i o nm o d u l e ;

w a l l c l i m b i n gr o b o t 振动是一种有规律的运动, 是一种动态的平 衡. 前期研究证明了吸盘受力上拉时由于其腔内 气体体积变大而产生负压, 下压时由于其腔内气 体体积变小而产生正压, 振动幅度越大, 频率越 高, 腔内负压越小, 吸盘能承受的外力就越大等结 论[ 1-2 ] . 但是, 实验发现吸盘下压过程中腔内气压 始终大于腔外的结论与实际不符, 而且分析伯努 力方程时没有引入机械能损失, 实验数据通过目 测法采集, 很难满足高频变化信号的采集. 针对以 上问题, 本文分析了单吸盘振动过程, 建立了一种 新的数学模型并对该模型进行了仿真;