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爬壁机器人(Wall Climbing Robot,WCR)是一种在壁面环境下作业的自动化机械装置,可将人从危险、繁重的工作中解脱出来,并能有效降低成本、提高作业效率和自动化水平。根据吸盘的壁面运动特点分类,WCR可分为带普通吸盘和带滑动式吸盘(Sliding Suction Cup,SSC)两种机构形式。与普通吸盘通过交替吸附方式实现壁面移动不同,SSC与壁面间存在相对滑动,带SSC的WCR能连续运动,具有机构简单、移动灵活、速度快等优点。但SSC吸附力不是越大越好,且易受壁面环境和运动状态影响,吸附力大小一定程度上决定了该类WCR的壁面运动特性。因此,如何设计WCR的运动机构和SSC结构,保证在稳定且可靠吸附的前提下获得优异的运动性能是研究该类WCR的关键问题之一。本文首先针对带SSC的轮式WCR(Wheeled WCR,WWCR),分析了SSC吸附力和WCR自身质量的变化对其运动特性的影响。在此基础上,为了促进带SSC的WCR在平面幕墙清洗领域的应用,设计了WWCR的简化机构:一种壁面牵引滑动式清洗机器人(Wall Sliding Cleaning Robot,WSCR),并和WWCR运动特性和工作能力进行了比较。最后通过对WSCR和WWCR两种SSC结构负压吸附特性的对比分析,提出了进行SSC结构设计的指导原则和负压控制方法。本文主要研究内容如下:(1)变SSC吸附力和变质量情况下WWCR的动力学建模。首先建立了纯滚动假设条件下基于Routh方程的双轮差速WWCR动力学模型,用来分析在复杂多变的壁面环境下SSC吸附力的波动对WWCR运动特性的影响,并可将吸附力作为辅助容许控制变量,调整和改善WWCR的运动性能;进一步将一类自身拖曳电缆或作业原料(如清洗液、油漆)等质量或负荷随着作业高度和进度发生变化的WCR(包括WWCR)看