組合式可轉(zhuǎn)角爬壁機器人技術(shù)分析及市場應(yīng)用

劉動 李一鳴 王培亮

摘 要：組合式可轉(zhuǎn)角爬壁機器人通過兩個模塊相結(jié)合聯(lián)動的方式實現(xiàn)轉(zhuǎn)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(lǐng)域有廣闊的應(yīng)用市場。同時，在軍事領(lǐng)域、玩具市場、太陽能除塵領(lǐng)域也有不錯的市場前景。

關(guān)鍵詞：組合式可轉(zhuǎn)角爬壁機器人；可轉(zhuǎn)角；檢測；軍事領(lǐng)域；太陽能除塵；玩具

1 技術(shù)分析

組合式可轉(zhuǎn)角爬壁機器人主要是由兩個經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)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(zhuǎn)角的能力的機構(gòu)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)角功能。當(dāng)組合式可轉(zhuǎn)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(zhuǎn)角機構(gòu)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(zhuǎn)角機構(gòu)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(shè)計：只要在設(shè)備上安裝攝像頭就可以應(yīng)用于反恐偵查，進行遙控監(jiān)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(lǐng)域

組合式可轉(zhuǎn)角爬壁機器人主要是由兩個經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)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(zhuǎn)角的能力的機構(gòu)來實現(xiàn)轉(zhuǎn)角功能。

當(dāng)組合式可轉(zhuǎn)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(zhuǎn)角機構(gòu)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(zhuǎn)角機構(gòu)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(zhuǎn)角爬壁機器人主要創(chuàng)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(chǎn)生的壓力自動智能的調(diào)節(jié)。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(yīng)用擴大了范圍。簡潔獨特的轉(zhuǎn)角機構(gòu)，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(zhuǎn)角爬壁機器人技術(shù)優(yōu)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(zhì)量輕，結(jié)構(gòu)緊湊；采用專利密封機構(gòu)，可適應(yīng)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(xiàn)可靠吸附；其遠程遙控系統(tǒng)可靠性好，易操控性和系統(tǒng)技術(shù)整合能力強。

通過一系列技術(shù)創(chuàng)新完成產(chǎn)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(xiàn)了爬壁機器人可轉(zhuǎn)角、多墻面工作的功能；通過專利密封結(jié)構(gòu)，增強殼體內(nèi)部氣壓穩(wěn)定性，提高爬壁機器人工作性能；加裝壓力傳感器智能調(diào)節(jié)壓力、提高爬壁機器人的吸附力；并通過智能控制電機轉(zhuǎn)速，增加爬壁機器人續(xù)航時間，提高工作穩(wěn)定性。致力于研發(fā)具有適應(yīng)范圍廣、工作穩(wěn)定性高、操作靈活方便等特點的新型可轉(zhuǎn)角爬壁機器人，實現(xiàn)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(zhuǎn)角爬壁機器人平臺，添加不同的裝置以適應(yīng)各種工作場所與領(lǐng)域的需要，如勘測領(lǐng)域、太陽能除塵領(lǐng)域、軍事領(lǐng)域以及玩具行業(yè)等，為各行各業(yè)提供智能化服務(wù)。

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(jiān)測必不可少。組合式可轉(zhuǎn)角爬壁機器人的吸附力度可根據(jù)不同場合，可配合相應(yīng)專業(yè)傳感器進行應(yīng)用。可轉(zhuǎn)角爬壁機器人具有智能化、檢測穩(wěn)定、精準度高，工作安全可靠的特點，市場前景廣闊。

2 應(yīng)用市場

2.1 太陽能除塵領(lǐng)域

目前中國北方共有四大沙塵源區(qū)，其中甘肅河西走廊和內(nèi)蒙古阿拉善盟地區(qū)是最強的沙塵暴策源區(qū)。 據(jù)新華社報道，中國北方另三大沙塵源區(qū)分別是：陜、蒙、寧、晉西北長城沿線的沙地、沙荒土旱作農(nóng)業(yè)區(qū)；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(qū)近五十年來年均發(fā)生沙塵暴次數(shù)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(zhì)十分豐富，除對周邊地區(qū)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(qū)的天氣產(chǎn)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(zhuǎn)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(yè)：對核廢液儲罐進行視覺檢查、測厚、探傷等；

（2）石化企業(yè)：對儲罐的內(nèi)表面進行檢查、除銹等處理；

（3?）電力行業(yè)：電站鍋爐水冷管壁厚的檢測等。

（4）建筑行業(yè)：多種橋梁等建筑的檢測。

2.3 軍事領(lǐng)域

組合式可轉(zhuǎn)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(yīng)用方面，在當(dāng)前社會環(huán)境下，包括中國在內(nèi)的很多亞洲國家都在加大“維護社會穩(wěn)定”的投入，市場增長空間很大。同時武警裝備的示范效應(yīng)明顯，在中國還沒有出現(xiàn)有力的競爭者，并且市場上尚未出現(xiàn)合適的替代產(chǎn)品能滿足客戶的潛在需求，客戶潛在需求很難通過其他產(chǎn)品滿足。

2.4 玩具行業(yè)

由于可轉(zhuǎn)角爬壁機器人具有設(shè)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(yīng)用于益智娛樂玩具模型的領(lǐng)域，定會因其獨特性吸引消費者的關(guān)注，前景廣闊。

2.5 飛機除塵

爬壁機器人行業(yè)是一個集微電子、自動控制、材料技術(shù)為一體的高科技行業(yè)，科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展也推動行業(yè)的快速發(fā)展，使產(chǎn)品的可靠性、產(chǎn)品性能不斷增強，產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域也越來越發(fā)廣泛。主要表現(xiàn)在以下幾個方面：電子技術(shù)飛速發(fā)展可以進一步降低零部件的重量和體積，提高產(chǎn)品的可靠性；高強度碳纖維技術(shù)、低溫固化技術(shù)、特種復(fù)合技術(shù)等的出現(xiàn)，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(shù)的發(fā)展對爬壁機器人的發(fā)展和可靠性的提高有很大的幫助。通過遠距離控制技術(shù)，操作人員無需對爬壁機器人的動作器件發(fā)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(guī)劃，讓爬壁機器人自助完成各項工作任務(wù)，隨著控制技術(shù)的迅速發(fā)越來越高。