软足负压吸附爬墙机器人设计开题报告

1. 研究目的与意义

在建筑物和其他结构中进行维护和清洁工作，往往需要人类攀爬到高墙、悬崖等位
置进行操作。

这些工作存在高度危险性，如因意外事故而导致人身伤害和财产损失。

因
此，需要开发一种安全、高效的机器人系统来代替人类完成这些任务。

2. 研究内容和预期目标

主要研究内容：
1.形态学和运动学观测：通过对壁虎的形态和运动进行活体观测实验，获取相
应的形态参数和运动参数，为软足负压吸附爬墙机器人的设计提供参考。
2.机器人结构设计与优化：基于对壁虎的观测和仿生学原理，设计出软足负压
吸附爬墙机器人的结构。
3.控制系统设计：设计和构建一种控制系统，以确保机器人的运动和操作。该

控制系统应该具有足够的灵活性和可扩展性，以应对不同的任务需求。

预期目标：
实现在墙面的快速、安全、高效的移动，以满足一些墙体任务需求。预期目标包括：
实现机器人的自主爬升，提高机器人的负载能力，并且控制机器人的爬升速度，以避免
机器人在运动中发生危险。此外，还需要设计出符合机器人爬升的外形尺寸，并利用控
制算法提高机器人的自主运动能力，从而实现机器人的高效、智能化、安全性移动。
本项目预期研究成果如下：
1. 负载能力：实现最小20克的负载能力，以便机器人可以携带一些小型传感器或器
件进行墙面的勘测或任务。
2. 爬升速度：实现机器人在平坦的垂直墙面上的爬升速度不低于2cm/s，以适应大部
分室内墙面应用场景。
3. 尺寸：机器人的尺寸控制在15cm15cm15cm以内，以适应小空间环境，方便携
带和操作。
4. 重量：机器人的重量控制在300克以内，以适应对于墙面载荷的要求和方便携带。
5. 吸附力：实现机器人在各种墙面材料上的可靠吸附，并保证其吸附力的稳定性和
可控性，以应对不同的墙面环境和任务需求。

3. 研究的方法与步骤

研究方法：
针对爬墙机器人的设计，我们将采用仿生学的原理进行设计。

首先对墙面和壁虎进
行形态学和运动学的观察和分析，以获取相应的形态参数和运动参数。

然后根据这些参
数，通过数学建模和仿真，对机器人的结构和控制系统进行设计。

4. 参考文献

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5. 计划与进度安排

1、3 月 1 日-3 月 31 日 收集资料，确定爬墙机器人结构方案

2、4 月 1 日-5 月 1 日 设计机器人的足部结构、机械臂结构、负压吸附结构等