面向壁面移动机器人的静电吸附机理研究

摘要

壁面移动机器人因其具备在垂直壁面上移动的特殊性能，在反恐侦查、灾后搜救等多种特殊应用场合中具有重要的实用价值。然而，传统壁面移动机器人吸附技术在实际应用场合中均存在着不同程度上的缺点和不足，成为了壁面移动机器人实际工程应用的技术瓶颈。针对上述问题，本文提出了一种新型的壁面移动机器人吸附方式——静电吸附技术。通过对静电吸附机理的研究以及静电吸附电极的优化分析，以期发展出一种重量轻、功耗低、噪声小、壁面适应能力强的新型壁面移动机器人吸附系统。
　　本文首先针对壁面移动机器人技术特点，对静电吸附机理进行研究，包括了对静电吸附电极吸附效果的主要影响因素进行分析，建立对基于库伦作用的双极型静电吸附电极吸附力模型，对加载电压及绝缘层参数对静电吸附效果的影响进行了分析。
　　接着，通过对双极型静电吸附电极的平面非均匀电场进行分析，建立共面双面电极型吸附电极及梳状电极吸附电容解析表达式，并对吸附力分布特点进行研究，在此基础上，对该类电极的优化设计方法进行了深入探讨，并通过实验加以验证。
　　最后，针对两款典型的壁面移动机器人移动机构，足式和履带式，对静电吸附系统进行了具体设计并通过实验对其性能进行测试，以验证静电吸附技术在壁面移动机器人吸附方式应用的可行性和实用价值。

目录

面向壁面移动机器人的静电吸附机理研究

RESEARCH ON ELECTROSTATICADHISION MECHANISM FORWALL-CLIMBING ROBOT

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 引言

1.2 国内外壁面移动机器人的发展、研究现状和分析

1.3 课题来源及主要研究内容

第2章 静电吸附电极的吸附机理研究

2.1 引言

2.2 静电吸附电极的基本工作原理研究

2.3 基于库伦作用的静电吸附电极吸附力分析

2.4 小结

第3章 双极型静电吸附电极结构优化设计研究

3.1 引言

3.2 施瓦兹-克利斯多菲变换

3.3 双面电极型静电吸附电极的吸附电容分析

3.4 梳状静电吸附电极吸附电容分析

3.5 静电吸附电极综合实验研究

3.6 小结

第4章 静电吸附系统设计及性能评测

4.1 引言

4.2 静电吸附系统高压发生器设计

4.3 足式壁面移动机器人静电吸附足的设计及测试

4.4 单履带式壁面移动机器人原理样机及性能测试实验

4.5 小结

结论

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文

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致谢