組合式可轉角爬壁機器人技術分析及市場應用

劉動 李一鳴 王培亮

摘 要：組合式可轉角爬壁機器人通過兩個模塊相結合聯動的方式實現轉角功能，將在橋梁裂紋檢測、化工廠巨型罐體表面是否有腐蝕等領域有廣闊的應用市場。同時，在軍事領域、玩具市場、太陽能除塵領域也有不錯的市場前景。

關鍵詞：組合式可轉角爬壁機器人；可轉角；檢測；軍事領域；太陽能除塵；玩具

1 技術分析

組合式可轉角爬壁機器人主要是由兩個經過結構優化的爬壁機器人通過在兩個爬壁機器人連接處增加一個自由度并具有主動轉角的能力的機構來實現轉角功能。當組合式可轉角爬壁機器人運動到外墻90度直角時，一個爬壁機器人運動到墻壁外緣直到懸空，接下來通過轉角機構作用使一個機器人吸附在另一面墻上，緊接著停留在原來墻面上的機器人停止工作，轉角機構再次作用使停留在原來墻面的機器人懸空，停留在另一面墻壁的機器人開始運動，隨后兩個爬壁機器人都移動到另一面墻壁。

作為一個搭載平臺，這款機器人可以有多重方案延伸設計：只要在設備上安裝攝像頭就可以應用于反恐偵查，進行遙控監測高架橋橋墩是否有裂縫，或化工廠巨型罐體表面是否有腐蝕等領域

組合式可轉角爬壁機器人主要是由兩個經過結構優化的爬壁機器人通過在兩個爬壁機器人連接處增加一個自由度并具有主動轉角的能力的機構來實現轉角功能。

當組合式可轉角爬壁機器人運動到外墻90度直角時，一個爬壁機器人運動到墻壁外緣直到懸空，接下來通過轉角機構作用使一個機器人吸附在另一面墻上，緊接著停留在原來墻面上的機器人停止工作，轉角機構再次作用使停留在原來墻面的機器人懸空，停留在另一面墻壁的機器人開始運動，隨后兩個爬壁機器人都移動到另一面墻壁。

新型組合式可轉角爬壁機器人主要創新點在于集成度高，體積小的特點可以使該機器人能夠在像大橋橋柱這樣的較大曲面上工作。其次在機器人的每個模塊上加裝4個壓力傳感器組，這樣可以使得負壓機產生的壓力自動智能的調節。這樣，第一可以保證機器人安全工作；第二可以使機器人在保證安全可靠工作的情況下，耗能達到最低。在機器人上還加裝了攝像頭和夜間照明燈，為機器人的實際應用擴大了范圍。簡潔獨特的轉角機構，使得機器人的兩個模塊可以折疊在一起，使攜帶的方便性得到了極大的提高。

新型可轉角爬壁機器人技術優勢明顯，履帶傳動，移動速度快，操作靈活簡單，可靠性高；體積小，質量輕，結構緊湊；采用專利密封機構，可適應飛機表面、弧形墻壁、玻璃幕墻、瓷磚、壁面、水泥粉刷壁面等多種表面；可以通過具有一定深度和寬度的溝槽，實現可靠吸附；其遠程遙控系統可靠性好，易操控性和系統技術整合能力強。

通過一系列技術創新完成產品性能突破，彌補市場上爬壁機器人單一平面工作的缺陷，實現了爬壁機器人可轉角、多墻面工作的功能；通過專利密封結構，增強殼體內部氣壓穩定性，提高爬壁機器人工作性能；加裝壓力傳感器智能調節壓力、提高爬壁機器人的吸附力；并通過智能控制電機轉速，增加爬壁機器人續航時間，提高工作穩定性。致力于研發具有適應范圍廣、工作穩定性高、操作靈活方便等特點的新型可轉角爬壁機器人，實現在弧形墻壁、玻璃幕墻、瓷磚、飛機表面等的靈活運行與工作。通過此可轉角爬壁機器人平臺，添加不同的裝置以適應各種工作場所與領域的需要，如勘測領域、太陽能除塵領域、軍事領域以及玩具行業等，為各行各業提供智能化服務。

近年來化工廠以及建筑工地的安全事故使我們損失慘重，對這些場所的安全監測必不可少。組合式可轉角爬壁機器人的吸附力度可根據不同場合，可配合相應專業傳感器進行應用。可轉角爬壁機器人具有智能化、檢測穩定、精準度高，工作安全可靠的特點，市場前景廣闊。

2 應用市場

2.1 太陽能除塵領域

目前中國北方共有四大沙塵源區，其中甘肅河西走廊和內蒙古阿拉善盟地區是最強的沙塵暴策源區。 據新華社報道，中國北方另三大沙塵源區分別是：陜、蒙、寧、晉西北長城沿線的沙地、沙荒土旱作農業區；位于北京北部、東部的渾善達克、呼倫貝爾、科爾沁沙地及新疆塔里木盆地邊緣。

北方這四大沙塵源區近五十年來年均發生沙塵暴次數在十五次以上，其中至少有一次是強沙塵暴天氣；地表沙塵物質十分豐富，除對周邊地區造成危害外，還有能力對東北、華北甚至黃河、長江中下游地區的天氣產生影響。

針對太陽能電池板由于塵土覆蓋影響光能接收效果的問題，利用新型可轉角爬壁機器人的靈活易操作特點，幫助太陽能電池板清理灰塵。

2.2 勘測市場

（1）核工業：對核廢液儲罐進行視覺檢查、測厚、探傷等；

（2）石化企業：對儲罐的內表面進行檢查、除銹等處理；

（3?）電力行業：電站鍋爐水冷管壁厚的檢測等。

（4）建筑行業：多種橋梁等建筑的檢測。

2.3 軍事領域

組合式可轉角爬壁機器人具有噪聲低的特點，隱蔽性強，在機器人上加裝有攝像頭等傳感裝置，可以用于警事偵查，對于維護社會安全具有重要的意義。在近距離微聲偵查應用方面，在當前社會環境下，包括中國在內的很多亞洲國家都在加大“維護社會穩定”的投入，市場增長空間很大。同時武警裝備的示范效應明顯，在中國還沒有出現有力的競爭者，并且市場上尚未出現合適的替代產品能滿足客戶的潛在需求，客戶潛在需求很難通過其他產品滿足。

2.4 玩具行業

由于可轉角爬壁機器人具有設計巧妙新穎以及運動靈活、體積小巧的特點，極具趣味性，可應用于益智娛樂玩具模型的領域，定會因其獨特性吸引消費者的關注，前景廣闊。

2.5 飛機除塵

爬壁機器人行業是一個集微電子、自動控制、材料技術為一體的高科技行業，科學技術的不斷發展也推動行業的快速發展，使產品的可靠性、產品性能不斷增強，產品的應用領域也越來越發廣泛。主要表現在以下幾個方面：電子技術飛速發展可以進一步降低零部件的重量和體積，提高產品的可靠性；高強度碳纖維技術、低溫固化技術、特種復合技術等的出現，不僅可以降低殼體的重量還可以提高整體的強度；遠距離控制技術的發展對爬壁機器人的發展和可靠性的提高有很大的幫助。通過遠距離控制技術，操作人員無需對爬壁機器人的動作器件發出命令，而是對爬壁機器人的運動模式來給出指令，還可以通過地面控制軟件對整個飛行過程進行規劃，讓爬壁機器人自助完成各項工作任務，隨著控制技術的迅速發越來越高。