智能爬墻機器人的設(shè)計與制作

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1、智能爬墻機器人的設(shè)計與制作本文介紹了無人駕駛汽車的發(fā)展歷史，以谷歌無人駕駛汽車為例分別介紹了無人車的發(fā)展現(xiàn)狀和應(yīng)用領(lǐng)域。同時，通過對比現(xiàn)有的爬墻機器人，提出推壓式爬墻機器人的制作方案。本文主要介紹了筆者從構(gòu)思到制作，最后總結(jié)爬墻機器人物理模型的過程。主要從爬墻機器人的材料選擇、車體零件制作、軟件模擬仿真，電子器件的搭配等四個方面介紹，最后總結(jié)得出爬墻機器人實現(xiàn)設(shè)定動作的物理模型分析。1緒論谷歌無人駕駛汽車是谷歌公司開發(fā)的全自動駕駛汽車，至今，谷歌公司共使用過7輛無人車，累計每輛車在路面行駛超過50萬公里。谷歌無人駕駛汽車可以為乘客提供最方便的搭乘體驗。無人車會根據(jù)

2、乘客的需要自動啟動，乘客只需在車上的導(dǎo)航系統(tǒng)輸入目的地，無人車便開始執(zhí)行任務(wù)。爬墻機器人不同于無人車和無人機，卻處于兩者之間。雖然不能在天上飛，但也不滿足只能平地上行走，它可以毫無壓力地在陡峭的坡上行走，90度甚至180度斜坡。2設(shè)計思路與方法2.1設(shè)計目標(biāo)現(xiàn)有的爬墻機器人技術(shù)雖然尚未成熟，2015年12月30日，迪士尼研發(fā)部發(fā)布了一款能以比較快的速度爬墻的機器人，起名為VertiGO。本設(shè)計以VertiGO為原型，參考了其爬墻原理和設(shè)計方案，能夠完成在平地行走，自動翻墻，在90度的墻上行走等動作。2.2車體設(shè)計本作品采用的推壓式爬墻機器人的原理，參考VertiG

3、o的車身設(shè)計，車體由以下零件構(gòu)成：車身底板×1;舵機支架Ⅰ×2;旋轉(zhuǎn)環(huán)支架×4;旋轉(zhuǎn)環(huán)×2。2.2.1選材車體作為本作品最大的主體，要考慮的因素主要有以下兩點：(1)重量輕。在這有限的動力下驅(qū)動爬墻車，車體在重量上毫無疑問就要足夠的輕。(2)韌性好?？紤]到調(diào)試階段爬墻車雖然在較低的墻面上測試，但不可避免會出現(xiàn)滑落或者意外情況摔落地面。此時韌性好的車身可以有效地降低爬墻車摔壞的風(fēng)險可能性。綜合考慮選取了鋁合金板材。2.2.2車體設(shè)計步驟車體設(shè)計采用自上而下的方法。具體可描述為三個階段：第一階段是確定車體形狀，在車身上安裝4個支撐電機螺旋槳的支架讓電機和螺旋槳原有的高

4、度上架空;第二階段是在車體的形狀確定之后，很容易就能把車體分為5個部分：車身、旋轉(zhuǎn)環(huán)支架、旋轉(zhuǎn)環(huán)、電機支架和輪子;第三階段是應(yīng)用Solid，電機螺旋槳的最大推力F，爬墻機器人在運動中速度與阻力的關(guān)系。經(jīng)考慮，為了方便得出速度與阻力的關(guān)系，可以設(shè)定電機螺旋槳在垂直車身施加的力保持不變，阻力F簡化為以下關(guān)系，F(xiàn)運動阻力=kv。4結(jié)論本文在根據(jù)推壓式原理，在迪士尼爬墻機器人VertiGO的基礎(chǔ)上，建立合適的物理模型和設(shè)計方案，設(shè)計了一個以STC15W4K32S4單片機為控制基礎(chǔ)的爬墻機器人。爬墻機器人作品能夠完成平地加減速和勻速運動，90°翻墻動作和在90°墻面上移動等

5、基本動作。簡介王志勇(1982-)，男，湖南省婁底市人。博士研究生學(xué)歷?，F(xiàn)為桂林理工大學(xué)理學(xué)院副教授。研究方向為物理教學(xué)與科研。