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机械设计与研究2025年第03期:面向狭小空间作业的线驱动连续体爬壁机器人设计与研究

来源:期刊VIP网 时间:


作者:于涛;陶姬;杨朋朋;张永昌;

单位:威海市特种设备检验研究院;哈尔滨工业大学机器人研究所;

摘要:核电、热电、化工行业的阀门、反应釜、压力容器等设备长期处于高温高压环境,需定期检查。当前检查多采用人工拆解方式,耗时耗力。为实现设备的非拆解式检查,文中提出了一种基于线驱弹簧变形的连续体爬壁机器人,集成了线驱动多自由度棱柱式弹簧躯干、可主被动变形的柔性足和可旋转脚踝。爬壁机器人采用尺蠖式运动模式,通过柔性足电磁吸附达到与壁面的可靠固定,可实现伸缩、俯仰、偏航等复杂三维运动形式,适用于狭小空间下变曲率曲面与不连续曲面检测。为验证机器人在狭小空间内的运动灵活性和在曲面上的吸附稳定性,搭建了核反应堆核岛控制棒驱动机构(CRDM)保护壳模拟体,开展该机构表面立柱绕行检测与不连续曲面跨越实验,测试机器人在模拟体上运动性能。测试结果表明:机器人可适应CRDM保护壳上狭小空间并能够灵活转向遍历管丛,在保护壳球面上稳定吸附与移动,且可跨越不连续曲面实施检测,运动性能可满足管丛立柱焊缝与不连续曲面表面的检查要求,显示出对狭小空间作业的高度适应性。

关键词:爬壁机器人;;连续体机器人;;设备检测;;线驱动

基金资助:国家自然科学基金资助项目(52375012)