一种古建筑木立柱CT扫描攀爬机器人

S778; [目的]研制一种CT扫描攀爬机器人,以实现对古建筑木立柱的CT扫描.[方法]首先,提出CT扫描攀爬机器人的环抱式+旋转机构结构,介绍机器人沿木立柱攀爬的过程,完成机器人控制系统结构设计;然后,采用耦合PD控制算法进行机器人水平伸缩关节力控制研究,采用耦合分段PID同步控制算法进行机器人垂直伸缩关节同步控制研究,实现旋转关节的速度控制;最后,依托所研制的CT扫描攀爬机器人,进行功能测试和控制效果分析.[结果]CT扫描攀爬机器人沿木立柱上下攀爬过程中,水平伸缩关节由初始位置到接触状态的接触检测力为50 N;夹持力设定值为5 000 N时,实际夹持力控制精度可达96.2％,机器人负载能力大于60 kg.垂直伸缩关节位移同步平均误差小于0.5 mm.角速度设定值为3(°)·s-1时,旋转关节角速度最大稳态误差为0.116(°)·s-1,平均误差为0.003(°)·s-1,均满足CT扫描成像要求.[结论]所研制的CT扫描攀爬机器人可沿古建筑木立柱向上或向下攀爬,并通过旋转体携带CT扫描仪对木立柱进行360°CT扫描,进而完成断层图像重建,可准确评价木立柱的内部特征及健康、安全状况.