水下机器人新型吸附结构设计及其实验研究

水下机器人已广泛用于代替人类开展各种水下巡检与维护作业,吸附结构作为机器人面对各类复杂斜面、立面稳定运动的重要单元,其可靠性至关重要.但现有的吸附结构仍存在吸附力弱、适应性差等缺点.为此,提出了一种基于曲面负压吸附的水下机器人吸附结构.通过理论研究,分析了吸附结构的特性;利用Ansys有限元仿真,对吸附结构进行模拟仿真实验,详细分析了各项关键参数对吸附力的影响.理论计算与仿真结果表明,吸附结构所产生的吸附力高于推进器推力以及平面吸附结构所产生的吸附力;当吸附结构距壁面间隙为8 mm时,平面吸附结构达到最大吸附力136 N,此时,曲面吸附结构可以产生194 N的吸附力,相当于同等情况下推进器4.5倍以上的推力.开展了实物验证与水下机器人应用验证,在垂直壁面上对机器人开展了爬行实验.结果表明,吸附结构进一步提高了吸附力,有助于水下机器人的爬坡吸附运动.