摘要：本论文是以Arduino为控制核心的三角形履带磁吸附爬壁小车。三角形履带磁吸附爬壁机器人是一种能够在各个角度的金属表面上实现侦查，检测及进行维修操作的机器人，它能够代替工程师在高危环境中进行作业。本文从爬壁机器人的传动系统及在光滑的金属表面吸附力的缺陷的方面进行分析与研究，设计出了一种新式的以履带为主的传动系统的爬壁机器人，主要的研究方向及内容如下：

第一部分：对爬壁机器人的整体框架结构进行设计。通过参考文献，对爬壁机器人的各种传动方式优缺点进行比较，确定爬壁机器人为三角形履带传动结构。并对吸附方式和驱动结构进行确定、确定电机以及电机驱动的型号。

第二部分：针对爬壁机器人的承受重量与对金属壁面吸附力大小的问题，对爬壁机器人进行力学分析。解决爬壁机器人在爬壁的过程中出现脱落或者倒溜的情况。

第三部分：应用Ansys有限元分析软件对永磁铁的磁场进行模拟分析，从而得到永磁体的个数及摆放阵列。

关键词：永磁铁  三角形履带  爬壁机器人  仿真  传动结构

目录

摘要

Abstract

1.前言-1

1.1课题研究背景及意义-1

1.2磁吸附爬壁机器人的研究现状-1

1.2.1国内研究现状-1

1.2.2国外研究现状-3

1.3本课题主要研究内容-4

1.4本章小结-5

2三角形履带磁吸附爬壁机器人的总体方案设计-6

2.1爬壁机器人的设计目标和要求-6

2.2三角形履带磁吸附爬壁机器人本体结构设计-6

2.2.1爬壁机器人移动方式的选择-6

2.2.2三角形履带移动方式驱动方案的确定-7

2.2.3爬壁机器人的车体的设计与安装过程-8

2.2.4吸附方案的确定-9

2.3控制系统设计方案-11

2.3.1Arduino单片机-11

2.3.2串口通信电路-12

2.3.3驱动模块-13

2.3.4火牛电源连接线-14

2.3.5红外模块-15

2.3.6电源模块-16

2.4本章小结-16

3磁吸附爬壁机器人的稳定性分析-17

3.1爬壁机器人的吸附力分析-17

3.2本章小结-19

4运用ANSYS软件对永磁吸附装置磁场进行仿真与分析-20

4.1ANSYS软件介绍-20

4.2有限元分析法-20

4.3永磁体的有限元分析-20

4.3.1有限元模型的建立-20

4.3.2永磁吸附装置的有限元分析-22

4.4本章小结-28

5调试与运行-29

5.1爬壁机器人的模块功能调试-29

5.1.1蓝牙模块调试-29

5.1.2红外模块调试-30

5.2磁吸附结构调试-33

5.3本章小结-34

6总结-35

参考文献-36

附录-37

Arduino单片机程序设计-37

致谢-40