3、科技前沿：壁面爬行机器人与汽车振动能量转换装置的创新设计

科技前沿：壁面爬行机器人与汽车振动能量转换装置的创新设计

壁面爬行机器人的创新设计

1. 背景与挑战

在过去几十年里，壁面爬行机器人得到了广泛的研究和发展，被应用于监控、检查、缺陷检测、清洁和维护等多个领域。然而，具有全向表面移动能力且不受表面倾斜度影响的机器人系统，在从地面到墙壁的过渡过程中需要复杂的形态转换，同时还需在垂直表面实现完美的粘附，这一直是该领域的难题。

2. 机械设计方案

2.1 整体设计思路

为解决上述问题，研究人员开发了一种新型的壁面爬行机器人。该机器人利用同轴反平行螺旋桨机制产生向上的推力，以实现对垂直表面的抓取。同时，采用 2 - 自由度（2 - DoF）万向节机制来提供全向移动能力。

2.2 具体机械结构

• 双螺旋桨机制 ：机器人的基本驱动力来自螺旋桨推进器。推进器由同轴的 1045（10 × 4.5 英寸）ABS 螺旋桨（1 个顺时针旋转 + 1 个逆时针旋转，一对黑色）和一对 A2212 2200KV 无刷直流（BLDC）电机组成。当顺时针和逆时针旋转的螺旋桨对以反平行方向旋转时，单个螺旋桨的推力会相加，同时抵消系统的角动量。A2212 2200KV BLDC 电机相邻放置而非同轴放置，通过齿轮比为 1:1 的齿轮机构实现同轴螺旋桨轴，这样可以减少螺旋桨之间的距离，从而减小万向节的尺寸，进一步缩小模型的整体尺寸。
• 2 - DoF 万向节机制 ：用于控制螺旋桨机制产生的推力方向。两对 V0150 伺服电机以垂直旋转轴的方式布置。其中一对电机安装在环