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更新時間:2025-11-26
瀏覽次數(shù):97實驗名稱:機器人攀爬速度測試實驗
研究方向:機器人創(chuàng)新攀爬機制、柔性驅(qū)動與機身設(shè)計、精密制造工藝開發(fā)
實驗?zāi)康模?/strong>本實驗是對制造出的柔性爬桿機器人的驅(qū)動器及整機進行爬升測試,并且確定爬桿機器人是否能夠在桿上成功爬升,并使用高速相機對上升過程進行了記錄,通過獲得爬桿機器人的各項關(guān)鍵性能指標與理論設(shè)計進行對比,為機器人未來版本的優(yōu)化與改進提供了重要數(shù)據(jù)支持。
測試設(shè)備:信號發(fā)生器、ATA-2082高壓放大器、高精度測力計、兩根鎢鋼桿/高速相機系統(tǒng)、高頻同步光源、同步控制器、交換機、電腦等。

圖1機器人驅(qū)動系統(tǒng)組成
實驗過程:
先將壓電驅(qū)動器的導(dǎo)線連接至高壓放大器輸出,連接時要使兩個壓電驅(qū)動器的電場方向相同,即在同一時刻,兩個壓電驅(qū)動器的兩側(cè)電壓同為上正下負或者上負下正的狀態(tài)。然后將兩個高速相機的拍攝幀數(shù)設(shè)置為3600幀/s,畫幅大小為384×680,啟動高速相機開始拍攝記錄后,再啟動函數(shù)發(fā)生器和高壓放大器輸出交流電壓,調(diào)節(jié)頻率值為380~430Hz,觀察到爬桿機器人成功實現(xiàn)了在桿上的迅速攀爬,同時機器人的上升過程圖像通過高速相機拍攝并上傳到電腦上保存,實驗示意圖以及實物圖見圖2、圖3。

圖2攀爬測試平臺設(shè)備連接示意圖

圖3攀爬測試平臺實物圖
實驗結(jié)果:
1、攀爬頻率:僅380-430Hz可實現(xiàn)爬升,對應(yīng)驅(qū)動器“扭轉(zhuǎn)運動";其他頻率(如60-70Hz)因驅(qū)動器“上下擺動"無法爬升。
2、速度與高度:405Hz時無負載爬升速度最快,達120mm/s;395-420Hz時最大爬升高度11.5cm(受限于測試桿長度),換用20cm桿可爬至頂部并躍出,速度與頻率關(guān)系圖見圖4。

圖4機器人攀爬速度與頻率的關(guān)系
性能對比:在100g以下微型機器人中,相對速度(3.64身長/s)最大,質(zhì)量(82mg)最小,優(yōu)于傳統(tǒng)仿尺蠖/輪式爬桿機器人,對比圖見圖5。

圖5多種攀爬機器人的相對身長速度與質(zhì)量的對比
產(chǎn)品推薦:ATA-2082高壓放大器

圖:ATA-2082高壓放大器指標參數(shù)
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