自1966年日本的西亮教授研制出 個爬壁機器人以來,爬壁機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器人樣機。20 世紀80年代以來, 內(nèi)許多院校和科研單位也在爬壁機器人域取得了長足的發(fā)展, 研制了多種型號的爬壁機器人。

1 外爬壁機器人發(fā)展概況
爬壁機器人是種能夠在壁面爬行作業(yè)的限作業(yè)機器人，它是集機構(gòu)學、傳感技術、控制和信息技術等為體的高技術產(chǎn)品，世界機器人大日本在限作業(yè)機器人研究方面尤為積。在過去的幾十年里，爬壁機器人技術在世界范圍內(nèi)得到迅速發(fā)展，也相繼研制出了不同種類的樣機，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工學部任講師的西亮，就利用電風扇進氣側(cè)低壓空氣產(chǎn)生的負壓作為吸附力制作了臺垂直壁面移動機器人的原理樣機，這被看作是爬壁機器人研究的開。日本應用技術研究所研制出了車輪式磁吸附爬壁機器人，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，代替人進行檢查或修理等作業(yè)。這種爬壁機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)大學的宏油茂男研究開發(fā)了吸盤式磁吸附爬壁機器人，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來驅(qū)動，與壁面線接觸的吸盤旋轉(zhuǎn)，爬壁機器人就隨著向前移動，這種吸附機構(gòu)的吸附力可以達到很大。此后的幾十年里，爬壁機器人技術在世界范圍內(nèi)得到了迅速發(fā)展，也相繼研制出了不同種類的樣機，有些已經(jīng)投入實用。

2 內(nèi)爬壁機器人的發(fā)展概況

和外相比，內(nèi)爬壁機器人的研究起步較晚，但近幾年已取得了很大進步。我的工業(yè)機器人從20世紀80年代“七五”科技攻關開始起步，在家的支持下，通過“七五”、“八五”科技攻關，目前已基本掌握了機器人本體的設計制造技術、控制系統(tǒng)硬件和軟件設計技術、運動學和軌跡規(guī)劃技術，生產(chǎn)了部分機器人關鍵元器件，開發(fā)出噴漆、弧焊、點焊、裝配、搬運等機器人。但總的來看，我的工業(yè)機器人技術及其工程應用的水平和外比還有定的距離;機器人應用工程起步較晚，應用域窄，生產(chǎn)線系統(tǒng)技術與外比有差距;在應用規(guī)模上，我已安裝的產(chǎn)工業(yè)機器人約200臺，約占球已安裝臺數(shù)的萬分之四。

哈爾濱工業(yè)大學機器人研究所已經(jīng)成功研制出單吸盤真空吸附車輪行走式爬壁機器人和永磁鐵吸附履帶行走式爬壁機器人。單吸盤輪式壁面移動機器人，有吸附機構(gòu)和移動機構(gòu)兩大部分，移動機構(gòu)由電機、減速器、車輪構(gòu)成，吸附機構(gòu)包括真空泵、壓力調(diào)節(jié)閥、密封機構(gòu)等。真空泵是產(chǎn)生負壓的裝置，其功能是不斷地從負壓腔內(nèi)抽出空氣，使負壓腔內(nèi)形成定程度的真空度。為維持機器人負壓腔內(nèi)的負壓，還需要有密封機構(gòu)，使機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能力，還可起到減震的作用。負壓的控制通過調(diào)節(jié)真空泵的電機電壓來改變電機的轉(zhuǎn)速，同時采用負壓傳感器作為檢測元件，實時檢測負壓的變化，為調(diào)整壓力提供依據(jù)。磁吸附履帶式爬壁機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) 使機器人貼附在壁面上。機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，這樣周而復始，就實現(xiàn)了機器人在壁面上的爬行。