作品名稱:攀爬機器人機械手爪機構
學校名稱:營口理工學院
參賽隊伍:鑄夢人
參賽學生:劉杭 于傳琳 張緒
指導老師:王笑竹 張健
我們以概念設計理論為基礎,結合發明問題解決理論(TRIZ)為指導,將 TRIZ 理論應用于攀爬機器人的概念設計中
由于被夾持物體的形狀、尺寸、重量以及材料性能、表面粗糙度等的各不相同,針對本文的被握持對象,因此本文采用夾鉗型機械手爪。
機械手在夾持過程中,是依靠手抓與桿件之間的靜摩擦力來使得攀爬機器人攀附在桿件上,而手抓與桿件之間有轉矩止動能力,因此在校核計算時,只需要保證手抓與桿件之間在桿件軸心方向上的靜摩擦力與機器人重力平衡即可。
在爬樹機器人在相鄰桿件間爬行時,可以通過機器人主體部分的伸縮調節機器人的長度以適應桿件之間的距離,實現機器人在桿件之間跨越爬行運動。
創新點:
(1)分析并歸納了概念設計的研究現狀和實現流程,提出了運用 TRIZ 理論分析解決現有攀爬機器人在使用過程中的問題,同時針對本文中需要設計的具有特定用途的攀爬機器人,結合概念設計及功能分解原理,得到了該攀爬機器人進行設計的基本思路。
(2)采用功能分解原理對攀爬機器人系統進行了功能結構分析,建立了攀爬機器人系統的功能樹。
(3)對分解得到的攀爬機器人各個功能元選出多種實現方案,通過 TRIZ 理論對實現功能的功能元求解,進行了方案的優選,得到了最佳實現原理方案,并對機器人手爪結構進行了結構創新設計,進一步改進了夾持機構的功能。
該攀爬類機器人主要應用于滿足大型公共設施、高層建筑物清洗、維護等實際工作需要,以及進行復雜、危險環境下的管道、支撐物等設備的檢修,特別是在發生地震、火災、化學污染、核泄漏等突發性自然災害和人為不慎引起的突發性災害環境下的檢修。日常操作,提高運動能力較弱老年人和失去運動能力的殘障人士的生活自理能力。