變胞手爪攀爬機器人多姿態(tài)力學分析

王 昆，侯 宇，2，孫 偉，2，侯月陽

（1.武漢科技大學冶金裝備及其控制教育部重點實驗室，湖北 武漢 430081；2.武漢科技大學機器人與智能系統(tǒng)研究院，湖北 武漢 430081）

1 引言

在鋼鐵、化工企業(yè)中，大量采用管道輸送高溫、高壓、劇毒等流體介質(zhì)。由于管道結(jié)構(gòu)復雜、現(xiàn)場環(huán)境惡劣，在對管道進行檢測和維護時危險系數(shù)高，容易發(fā)生安全事故。因此，研制出一種具有多姿態(tài)、能適應各種管道的攀爬機器人，對于滿足實際應用具有非常重要的意義。

目前，管外攀爬機器人主要分為氣動蠕動式、輪式、關節(jié)式和蛇形這幾種類型。

文獻［1］提出一種氣動蠕動式管外爬行機器人，特點是整體結(jié)構(gòu)簡單，穩(wěn)定性好，易于操作，但是越障能力不足且爬升高度受供氣管長度的限制；文獻［2］研制的輪式爬升機器人，特點是具有較高的機動性，運動穩(wěn)定，但是適用范圍較小，僅適用于直管；文獻［3］研制的雙手爪式模塊化仿生攀爬機器人，特點是機構(gòu)靈活性高，可適應性較強，能夠跨越管道間的常見障礙，但是結(jié)構(gòu)較復雜，對控制系統(tǒng)要求較高；文獻［4］提出一種蛇形攀爬機器（CSR），特點是機器人有較好的越障性能，但負載能力存在不足。

為解決攀爬機器人負載和越障能力之間的矛盾，設計出一種變胞手爪攀爬機器人，在保證機器人整體靈活性的同時，機械手爪在夾緊過程中能自動適應管道直徑和形狀的變化，可以在L、T型管道上進行攀爬，能夠跨越管道上的一般障礙物，并具有較好的負載能力，能夠攜帶裝置進行管道的檢測和維護工作?！?br>