劉動(dòng) 李一鳴 王培亮

摘 要：組合式可轉(zhuǎn)角爬壁機(jī)器人通過兩個(gè)模塊相結(jié)合聯(lián)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角功能，將在橋梁裂紋檢測(cè)、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(chǎng)。同時(shí)，在軍事領(lǐng)域、玩具市場(chǎng)、太陽(yáng)能除塵領(lǐng)域也有不錯(cuò)的市場(chǎng)前景。

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

1 技術(shù)分析

組合式可轉(zhuǎn)角爬壁機(jī)器人主要是由兩個(gè)經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化的爬壁機(jī)器人通過在兩個(gè)爬壁機(jī)器人連接處增加一個(gè)自由度并具有主動(dòng)轉(zhuǎn)角的能力的機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角功能。當(dāng)組合式可轉(zhuǎn)角爬壁機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到外墻90度直角時(shí)，一個(gè)爬壁機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到墻壁外緣直到懸空，接下來(lái)通過轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)作用使一個(gè)機(jī)器人吸附在另一面墻上，緊接著停留在原來(lái)墻面上的機(jī)器人停止工作，轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)再次作用使停留在原來(lái)墻面的機(jī)器人懸空，停留在另一面墻壁的機(jī)器人開始運(yùn)動(dòng)，隨后兩個(gè)爬壁機(jī)器人都移動(dòng)到另一面墻壁。

作為一個(gè)搭載平臺(tái)，這款機(jī)器人可以有多重方案延伸設(shè)計(jì)：只要在設(shè)備上安裝攝像頭就可以應(yīng)用于反恐偵查，進(jìn)行遙控監(jiān)測(cè)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(jī)器人主要是由兩個(gè)經(jīng)過結(jié)構(gòu)優(yōu)化的爬壁機(jī)器人通過在兩個(gè)爬壁機(jī)器人連接處增加一個(gè)自由度并具有主動(dòng)轉(zhuǎn)角的能力的機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)角功能。

當(dāng)組合式可轉(zhuǎn)角爬壁機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到外墻90度直角時(shí)，一個(gè)爬壁機(jī)器人運(yùn)動(dòng)到墻壁外緣直到懸空，接下來(lái)通過轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)作用使一個(gè)機(jī)器人吸附在另一面墻上，緊接著停留在原來(lái)墻面上的機(jī)器人停止工作，轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)再次作用使停留在原來(lái)墻面的機(jī)器人懸空，停留在另一面墻壁的機(jī)器人開始運(yùn)動(dòng)，隨后兩個(gè)爬壁機(jī)器人都移動(dòng)到另一面墻壁。

新型組合式可轉(zhuǎn)角爬壁機(jī)器人主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)在于集成度高，體積小的特點(diǎn)可以使該機(jī)器人能夠在像大橋橋柱這樣的較大曲面上工作。其次在機(jī)器人的每個(gè)模塊上加裝4個(gè)壓力傳感器組，這樣可以使得負(fù)壓機(jī)產(chǎn)生的壓力自動(dòng)智能的調(diào)節(jié)。這樣，第一可以保證機(jī)器人安全工作；第二可以使機(jī)器人在保證安全可靠工作的情況下，耗能達(dá)到最低。在機(jī)器人上還加裝了攝像頭和夜間照明燈，為機(jī)器人的實(shí)際應(yīng)用擴(kuò)大了范圍。簡(jiǎn)潔獨(dú)特的轉(zhuǎn)角機(jī)構(gòu)，使得機(jī)器人的兩個(gè)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(jī)器人技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯，履帶傳動(dòng)，移動(dòng)速度快，操作靈活簡(jiǎn)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(jī)構(gòu)，可適應(yīng)飛機(jī)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(shí)現(xiàn)可靠吸附；其遠(yuǎn)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(qiáng)。

通過一系列技術(shù)創(chuàng)新完成產(chǎn)品性能突破，彌補(bǔ)市場(chǎng)上爬壁機(jī)器人單一平面工作的缺陷，實(shí)現(xiàn)了爬壁機(jī)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(qiáng)殼體內(nèi)部氣壓穩(wěn)定性，提高爬壁機(jī)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(jī)器人的吸附力；并通過智能控制電機(jī)轉(zhuǎn)速，增加爬壁機(jī)器人續(xù)航時(shí)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(diǎn)的新型可轉(zhuǎn)角爬壁機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)在弧形墻壁、玻璃幕墻、瓷磚、飛機(jī)表面等的靈活運(yùn)行與工作。通過此可轉(zhuǎn)角爬壁機(jī)器人平臺(tái)，添加不同的裝置以適應(yīng)各種工作場(chǎng)所與領(lǐng)域的需要，如勘測(cè)領(lǐng)域、太陽(yáng)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(lái)化工廠以及建筑工地的安全事故使我們損失慘重，對(duì)這些場(chǎng)所的安全監(jiān)測(cè)必不可少。組合式可轉(zhuǎn)角爬壁機(jī)器人的吸附力度可根據(jù)不同場(chǎng)合，可配合相應(yīng)專業(yè)傳感器進(jìn)行應(yīng)用?？赊D(zhuǎn)角爬壁機(jī)器人具有智能化、檢測(cè)穩(wěn)定、精準(zhǔn)度高，工作安全可靠的特點(diǎn)，市場(chǎng)前景廣闊。

2 應(yīng)用市場(chǎng)

2.1 太陽(yáng)能除塵領(lǐng)域

目前中國(guó)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(qiáng)的沙塵暴策源區(qū)。 據(jù)新華社報(bào)道，中國(guó)北方另三大沙塵源區(qū)分別是：陜、蒙、寧、晉西北長(zhǎng)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(dá)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(lái)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(qiáng)沙塵暴天氣；地表沙塵物質(zhì)十分豐富，除對(duì)周邊地區(qū)造成危害外，還有能力對(duì)東北、華北甚至黃河、長(zhǎng)江中下游地區(qū)的天氣產(chǎn)生影響。

針對(duì)太陽(yáng)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(jī)器人的靈活易操作特點(diǎn)，幫助太陽(yáng)能電池板清理灰塵。

2.2 勘測(cè)市場(chǎng)

（1）核工業(yè)：對(duì)核廢液儲(chǔ)罐進(jìn)行視覺檢查、測(cè)厚、探傷等；

（2）石化企業(yè)：對(duì)儲(chǔ)罐的內(nèi)表面進(jìn)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(cè)等。

（4）建筑行業(yè)：多種橋梁等建筑的檢測(cè)。

2.3 軍事領(lǐng)域

組合式可轉(zhuǎn)角爬壁機(jī)器人具有噪聲低的特點(diǎn)，隱蔽性強(qiáng)，在機(jī)器人上加裝有攝像頭等傳感裝置，可以用于警事偵查，對(duì)于維護(hù)社會(huì)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(huì)環(huán)境下，包括中國(guó)在內(nèi)的很多亞洲國(guó)家都在加大“維護(hù)社會(huì)穩(wěn)定”的投入，市場(chǎng)增長(zhǎng)空間很大。同時(shí)武警裝備的示范效應(yīng)明顯，在中國(guó)還沒有出現(xiàn)有力的競(jìng)爭(zhēng)者，并且市場(chǎng)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(jī)器人具有設(shè)計(jì)巧妙新穎以及運(yùn)動(dòng)靈活、體積小巧的特點(diǎn)，極具趣味性，可應(yīng)用于益智娛樂玩具模型的領(lǐng)域，定會(huì)因其獨(dú)特性吸引消費(fèi)者的關(guān)注，前景廣闊。

2.5 飛機(jī)除塵

爬壁機(jī)器人行業(yè)是一個(gè)集微電子、自動(dòng)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(dòng)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(qiáng)，產(chǎn)品的應(yīng)用領(lǐng)域也越來(lái)越發(fā)廣泛。主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：電子技術(shù)飛速發(fā)展可以進(jìn)一步降低零部件的重量和體積，提高產(chǎn)品的可靠性；高強(qiáng)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(qiáng)度；遠(yuǎn)距離控制技術(shù)的發(fā)展對(duì)爬壁機(jī)器人的發(fā)展和可靠性的提高有很大的幫助。通過遠(yuǎn)距離控制技術(shù)，操作人員無(wú)需對(duì)爬壁機(jī)器人的動(dòng)作器件發(fā)出命令，而是對(duì)爬壁機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)模式來(lái)給出指令，還可以通過地面控制軟件對(duì)整個(gè)飛行過程進(jìn)行規(guī)劃，讓爬壁機(jī)器人自助完成各項(xiàng)工作任務(wù)，隨著控制技術(shù)的迅速發(fā)越來(lái)越高。