轮式爬杆机器人结构设计与分析

摘要

针对油气管道、桥梁拉索等杆状设施人工高空检测风险高、效率低的问题，设计一种具备越障能力与直径适应性的轮式爬杆机器人。该机器人采用周向均匀布置的4组爬行机构，搭配可调弹性压紧机构，通过调整压紧臂转角（10°～30°）实现φ60～200 mm杆径适配，驱动轮借助2个自由度完成杆体表面缺陷越障，同时提升负载能力（可搭载15 kg检测设备）与爬行稳定性。基于ABAQUS建立有限元模型，分别进行了静力学及模态分析，结果表明所设计结构强度满足需求；模态分析结果表明，其前6阶固有频率为0～0.759 Hz，与杆体1～3 Hz振动频率无交集，可有效避免共振。该机器人可替代人工完成杆状设施检测，显著提升作业效率与安全性，为能源、基建领域杆状设施维护提供技术支撑。

关键词

爬杆机器人 / 越障能力 / 静力分析 / 模态分析

基金资助

黑龙江省“双一流学科协同创新成果项目（LJGXCG2024-P16）; 黑龙江省重点研发计划指导类项目（GZ20210152）; 黑龙江工程学院省领军人才梯队培育计划项目（2020LJ04）