自1966年日本的西亮教授研制出 個爬壁機(jī)器人以來,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, 內(nèi)許多院校和科研單位也在爬壁機(jī)器人域取得了長足的發(fā)展, 研制了多種型號的爬壁機(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的樣機(jī)，有些已經(jīng)投入使用。在這域，日本取得的成績突出，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垂直壁面移動機(jī)器人的原理樣機(jī)，這被看作是爬壁機(jī)器人研究的開。日本應(yīng)用技術(shù)研究所研制出了車輪式磁吸附爬壁機(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)器人靠磁性車輪對壁面產(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)的宏油茂男研究開發(fā)了吸盤式磁吸附爬壁機(jī)器人，吸盤與壁面之間有個很小的傾斜角度，這樣吸盤對壁面的吸力仍然很大，每個吸盤分別由個電動機(jī)來驅(qū)動，與壁面線接觸的吸盤旋轉(zhuǎn)，爬壁機(jī)器人就隨著向前移動，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的樣機(jī)，有些已經(jīng)投入實用。

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)開始起步，在家的支持下，通過“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)計制造技術(shù)、控制系統(tǒng)硬件和軟件設(shè)計技術(shù)、運動學(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，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機(jī)器人。但總的來看，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，約占球已安裝臺數(shù)的萬分之四。

哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所已經(jīng)成功研制出單吸盤真空吸附車輪行走式爬壁機(jī)器人和永磁鐵吸附履帶行走式爬壁機(jī)器人。單吸盤輪式壁面移動機(jī)器人，有吸附機(jī)構(gòu)和移動機(jī)構(gòu)兩大部分，移動機(jī)構(gòu)由電機(jī)、減速器、車輪構(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)動機(jī)構(gòu)產(chǎn)生足夠的摩擦力以實現(xiàn)移動功能。由于氣囊密封裝置具有較好的彈性，在壁面有凹凸時，通過氣囊的形來減小縫隙的高度，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:是為密封圈提供密封所必需的正壓力，二是提高氣墊對壁面的適應(yīng)能力，還可起到減震的作用。負(fù)壓的控制通過調(diào)節(jié)真空泵的電機(jī)電壓來改變電機(jī)的轉(zhuǎn)速，同時采用負(fù)壓傳感器作為檢測元件，實時檢測負(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靠履帶來完成，移動時，履帶的旋轉(zhuǎn)使 后的吸附塊在脫離壁面的同時又使上面的個吸附塊吸附于壁面，這樣周而復(fù)始，就實現(xiàn)了機(jī)器人在壁面上的爬行。