自1966年日本的西亮教授研制出 個(gè)爬壁機(jī)器人以來(lái),爬壁機(jī)器人在日本得到蓬勃發(fā)展。之后, 英、西班牙、美、德和俄羅斯等也相繼研制出多種爬壁機(jī)器人樣機(jī)。20 世紀(jì)80年代以來(lái), 內(nèi)許多院校和科研單位也在爬壁機(jī)器人域取得了長(zhǎng)足的發(fā)展, 研制了多種型號(hào)的爬壁機(jī)器人。

1 外爬壁機(jī)器人發(fā)展概況
爬壁機(jī)器人是種能夠在壁面爬行作業(yè)的限作業(yè)機(jī)器人，它是集機(jī)構(gòu)學(xué)、傳感技術(shù)、控制和信息技術(shù)等為體的高技術(shù)產(chǎn)品，世界機(jī)器人大日本在限作業(yè)機(jī)器人研究方面尤為積。在過(guò)去的幾十年里，爬壁機(jī)器人技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到迅速發(fā)展，也相繼研制出了不同種類(lèi)的樣機(jī)，有些已經(jīng)投入使用。在這域，日本取得的成績(jī)突出，美、英、法、意大利、西班牙、澳大利亞、韓等也在不斷深入研究。

早在1966年，在日本大阪府立大學(xué)工學(xué)部任講師的西亮，就利用電風(fēng)扇進(jìn)氣側(cè)低壓空氣產(chǎn)生的負(fù)壓作為吸附力制作了臺(tái)垂直壁面移動(dòng)機(jī)器人的原理樣機(jī)，這被看作是爬壁機(jī)器人研究的開(kāi)。日本應(yīng)用技術(shù)研究所研制出了車(chē)輪式磁吸附爬壁機(jī)器人，它可以吸附在各種大型構(gòu)造物如油罐、球形煤氣罐、船舶等的壁面，代替人進(jìn)行檢查或修理等作業(yè)。這種爬壁機(jī)器人靠磁性車(chē)輪對(duì)壁面產(chǎn)生吸附力，其主要征是:行走穩(wěn)定速度快， 大速度可達(dá)9 m/min，適用于各種形狀的壁面，且不損壞壁面的油漆。1989年日本東京工業(yè)大學(xué)的宏油茂男研究開(kāi)發(fā)了吸盤(pán)式磁吸附爬壁機(jī)器人，吸盤(pán)與壁面之間有個(gè)很小的傾斜角度，這樣吸盤(pán)對(duì)壁面的吸力仍然很大，每個(gè)吸盤(pán)分別由個(gè)電動(dòng)機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)，與壁面線(xiàn)接觸的吸盤(pán)旋轉(zhuǎn)，爬壁機(jī)器人就隨著向前移動(dòng)，這種吸附機(jī)構(gòu)的吸附力可以達(dá)到很大。此后的幾十年里，爬壁機(jī)器人技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展，也相繼研制出了不同種類(lèi)的樣機(jī)，有些已經(jīng)投入實(shí)用。

2 內(nèi)爬壁機(jī)器人的發(fā)展概況

和外相比，內(nèi)爬壁機(jī)器人的研究起步較晚，但近幾年已取得了很大進(jìn)步。我的工業(yè)機(jī)器人從20世紀(jì)80年代“七五”科技攻關(guān)開(kāi)始起步，在家的支持下，通過(guò)“七五”、“八五”科技攻關(guān)，目前已基本掌握了機(jī)器人本體的設(shè)計(jì)制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計(jì)技術(shù)、運(yùn)動(dòng)學(xué)和軌跡規(guī)劃技術(shù)，生產(chǎn)了部分機(jī)器人關(guān)鍵元器件，開(kāi)發(fā)出噴漆、弧焊、點(diǎn)焊、裝配、搬運(yùn)等機(jī)器人。但總的來(lái)看，我的工業(yè)機(jī)器人技術(shù)及其工程應(yīng)用的水平和外比還有定的距離;機(jī)器人應(yīng)用工程起步較晚，應(yīng)用域窄，生產(chǎn)線(xiàn)系統(tǒng)技術(shù)與外比有差距;在應(yīng)用規(guī)模上，我已安裝的產(chǎn)工業(yè)機(jī)器人約200臺(tái)，約占球已安裝臺(tái)數(shù)的萬(wàn)分之四。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所已經(jīng)成功研制出單吸盤(pán)真空吸附車(chē)輪行走式爬壁機(jī)器人和永磁鐵吸附履帶行走式爬壁機(jī)器人。單吸盤(pán)輪式壁面移動(dòng)機(jī)器人，有吸附機(jī)構(gòu)和移動(dòng)機(jī)構(gòu)兩大部分，移動(dòng)機(jī)構(gòu)由電機(jī)、減速器、車(chē)輪構(gòu)成，吸附機(jī)構(gòu)包括真空泵、壓力調(diào)節(jié)閥、密封機(jī)構(gòu)等。真空泵是產(chǎn)生負(fù)壓的裝置，其功能是不斷地從負(fù)壓腔內(nèi)抽出空氣，使負(fù)壓腔內(nèi)形成定程度的真空度。為維持機(jī)器人負(fù)壓腔內(nèi)的負(fù)壓，還需要有密封機(jī)構(gòu)，使機(jī)器人可靠地吸附在壁面上并產(chǎn)生足夠的正壓力，從而使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生足夠的摩擦力以實(shí)現(xiàn)移動(dòng)功能。由于氣囊密封裝置具有較好的彈性，在壁面有凹凸時(shí)，通過(guò)氣囊的形來(lái)減小縫隙的高度，可使機(jī)器人具有定的越障能力。調(diào)節(jié)彈簧的作用有兩個(gè):是為密封圈提供密封所必需的正壓力，二是提高氣墊對(duì)壁面的適應(yīng)能力，還可起到減震的作用。負(fù)壓的控制通過(guò)調(diào)節(jié)真空泵的電機(jī)電壓來(lái)改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時(shí)采用負(fù)壓傳感器作為檢測(cè)元件，實(shí)時(shí)檢測(cè)負(fù)壓的變化，為調(diào)整壓力提供依據(jù)。磁吸附履帶式爬壁機(jī)器人采用的是雙履帶永磁吸附結(jié)構(gòu)，在履帶周上安裝有數(shù)十個(gè)永磁吸附塊，其中的部分緊緊地吸附在壁面上，并形成定的吸附力，通過(guò)履帶(由鏈條和永磁塊組成) 使機(jī)器人貼附在壁面上。機(jī)器人在壁面上的移動(dòng)靠履帶來(lái)完成，移動(dòng)時(shí)，履帶的旋轉(zhuǎn)使 后的吸附塊在脫離壁面的同時(shí)又使上面的個(gè)吸附塊吸附于壁面，這樣周而復(fù)始，就實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人在壁面上的爬行。