水下结构检测爬行机器人的设计与分析.pdf

针对大坝、桥梁、大型水下管线等水下结构环境复杂、检测难度大等问题,提出了一种具有一定避障及壁面过渡能力且可适应复杂壁面的水下结构检测爬行机器人。首先对机器人整体结构进行设计,通过采用轮足式结合的轮足结构和具有旋转自由度的吸附结构的相互配合的设计,提高了机器人对复杂壁面的自适应能力;其次以圆形截面桥墩为例,利用流场仿真分析了机器人吸附在壁面时,桥墩附近流域的流速和压力分布情况;再者对机器人的运动状态及稳定性进行分析,通过建立摩擦力和抗倾覆力矩计算公式得到机器人的正常工作条件;最后对机器人结构摩擦性能和样机进行测试和试验验证。结果表明,该机器人在一定程度上具有对复杂环境的抗性和复杂表面的适应性,可用于水下结构的检测工作。关键词:爬行机器人;自适应曲面;轮足结构;流场仿真;稳定性分析文章编号:1009-6477(2023)03-0074-09 中图分类号:U446.2 文献标识码:ADesign and Analysis of Crawling Robot for Underwater Structure DetectionWANG Xu,LUO Tong,LEI Yong(State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems,Zhejiang University,Hangzhou 310013)Abstract:Aiming at the complex environment and difficult detection of underwater structures such as dams,bridges and large underwater pipelines,a crawling robot for underwater structure detection is proposed,which has certain obstacle avoidance and wall transition ability and can adapt to complex walls.Firstly,the whole robot is designed,and the adaptability of the robot to complex walls is improved by the cooperation of the wheel-foot structure with wheel-foot combination and the adsorption structure with rotational freedom.Secondly,taking a circular section pier as an example,the flow field simulation is used to analyze the velocity and pressure distribution in the basin near the pier when the robot is adsorbed on the wall.Furthermore,the motion state and stability of the robot are analyzed,and the normal working conditions of the robot are obtained by establishing the calculation formulas of friction force and overturning moment.Finally,the friction performance of the robot structure and the prototype are tested and verified by experiments.The results show that the robot has resistance to complex environment and adaptability to complex surfaces to a certain extent,and it can be used for underwater structure detection.Keywords:crawling robot;adaptive surfaces;wheel-foot structure;flow field simulation;stability analysis 水库大坝、桥梁桥墩、水下管线等大型水下结构在使用过程中,由于长期受到水流冲刷及其他地质灾害的影响,其水下结构极易产生混凝土裂缝、钢筋锈蚀等问题,需定期检测维护,否则将严重威胁结构整体安全1。但对于使用中的水下结构,特别是处于复杂流域和大流速环境下的水下结构的检测一直较为困难。随着智能检测技术的发展及自动化水平的不断提升,基于视觉识别的智能检测装备应用增多,利用爬壁机器人能够代替人工完成危险、恶劣等特殊环境下的检测作业,提高工作效率,降低工作成本2。对壁面爬行机器人吸附方式的研究,最早可追溯于 1965 年日本开发的具有爬壁功能的机器人样机,利用安装于本体上的风扇旋转时产生的负压实现机器人在壁面的吸附。1996 年,马培荪等3利用铁磁吸附原理,设计了一种通过磁轮吸附在油管表面来测量油罐容积的履带爬壁机器人;2005 年,Houxiang Zhang 等4提出了一种使用负压吸附原理制作的爬壁清扫机器人;2006 年,日本的 Inoue.K等5提出了一款模仿蜘蛛爬行的六足仿生爬壁机器人,可实现机器人全方位移动;2011 年,黄之峰等6提出了一种以静电吸附为原理的新型爬壁机器人,将库仑力转化为吸附力,通过控制通断电控制吸附与脱离。对爬壁机器人行进方式的研究,2019 年,李杰超等7设计的轮式磁吸附爬壁机器人进一步提高了轮式移动机器人的稳定性;2022 年,胡绍杰等8针对履带式爬壁机器人提出了一种可增加吸附能力,但不增加自身重量的新型吸附单元结构方案;1997 年,美国9较早地提出了一款将履带和负压吸盘结合的履带式壁面负压吸附机器人;2000 年,韩国10提出了一种将负压吸盘和足结合的六足负压式吸附机器人;2003 年,美国11也相应提出了一种只需用双足就能实现壁面过渡的吸附机器人,利用的也是真空吸附。综上研究,由于一些水下结构附近流场较复杂、水质较差,且受表面不平整等环境的限制,遥控水下机器人不能很好地应用于水下结构的检测,现有的爬壁机器人也只能适应部分不规则的表面,而目前针对复杂流场下的水下结构检测的爬行机器人研究较少。针对机器人在复杂水下环境检测时的壁面不平整、避障和壁面过渡等问题,本文提出并设计出一款具有一定避障和壁面过渡能力且可自适应曲面的水下结构检测爬行机器人,解决了因水流冲击和表面不平导致爬壁机器人吸附力降低以及交叉壁面过渡的问题。1 机器人整体设计水下结构附近流场复杂且可能存在凹坑、凸台等障碍,为了使机器人可以稳定吸附在水下结构上进行检测工作,在机器人整体设计时,就要充分考虑到机器人整体结构的抗水流冲击能力、越障能力和表面适应能力。1.1 机器人整体系统设计水下结构检测爬行机器人兼具水下机器人和爬壁机器人的特点,整体系统分为 3 个部分:控制系统、本体结构、传感器系统。控制系统控制机器人各零部件的运动控制与反馈、上位机与水下机器人的交互、电源电压的管理;本体结构由承载结构、吸附结构和轮足结构组成机器人整体结构;传感器系统包括所有采集外部数据的传感器通讯系统,摄像头、声纳、深度传感器、位移传感器等。机器人的整体系统设计方案如图 1 所示。图 1 机器人整体系统设计方案Fig.1 Design scheme of robot overall system1.2 机器人本体结构设计由于常用的水下机器人为浮游在水中进行检测,对水流的抵抗能力较弱,故结合水下机器人和爬壁机器人特点,设计了新型水下机器人结构,以摩擦力抵抗机器人受到的水流冲击力。机器人整体结构由承载结构、吸附结构和轮足结构组合而成,如图 2所示。当水下结构表面不规则时,机器人采用足式驱动,发挥机器人足式驱动良好的壁面适应能力;当壁面较为平整时,则可切换为轮式驱动,此时机器人控制更加方便、稳定性更高,同时采用履带轮代替常用的橡胶轮来增大摩擦力。57 第 3 期 王 旭,等:水下结构检测爬行机器人的设计与分析图 2 机器人整体结构Fig.2 Overall structure of robot1.2.1 承载结构水下结构爬行检测机器人承载结构的主要功能为搭载机器人控制仓、摄像头以及其他相关设备。该部分采用整体性较好的框架式结构,方便控制舱和摄像头等零部件的搭载,且可提前预留空间用于后期的浮力平衡或加载设备。为防止机器人吸附在壁面时控制仓与壁面或壁面上的障碍物发生碰撞以及机器人质心过低等问题,在机器人四周布置有较高强度和抗冲击性的 PA66 板后,将密封后的控制仓固定在上板并在四周布置 4 个外侧装有保护罩的推进器用于推动机器人靠近壁面。1.2.2 轮足结构根据上述对比分析现有各种爬壁机器人的优缺点后,考虑将履带轮和足结合设计出轮足式结构,在吸附面为较规则的壁面上时通过履带轮移动,若遇到障碍或不规则壁面时,通过控制足移动,充分发挥足式移动对复杂壁面的良好适应能力。考虑到水下结构检测爬行机器人不需要很复杂的步态,故采用四足结构。机器人轮足结构如图 3所示。图 3 中,髋关节、踝环节和足关节各提供一个旋转自由度,使轮足结构按控制自由转动;万向节可使轮足结构具有在一定范围内自适应非平整壁面的能力,但为了限制万向节的旋转角度,在其四周添加了 4 根弹簧施加部分约束力,防止其因旋转角度过大导致轮足无法与壁面贴合;密封电机为履带轮提供动力;考虑到水流环境下摩擦力减小,轮足结构两侧采用由同步轮与履带组合而成的履带轮代替常规使用的橡胶轮,提高机器人与壁面的摩擦力。文献12中提出履带与混凝土结构表面在水下时的摩擦系数约为 0.56,本文将摩擦系数设定为 0.5。1.2.3 吸附结构由文献13可知一种用于水下吸附的负压旋流(a)轮足结构侧面(b)轮足结构正面图 3 机器人轮足结构Fig.3 Wheel-foot structure of robot吸盘,该吸盘是通过吸盘叶片的旋转使吸盘内外压力产生压力差,从而产生吸附力。吸附结构由吸盘、辅助轮、弹簧合页以及连接件组成,如图 4 所示。根据密封后的电机尺寸设计轮足结构内部宽度为 139 mm,故选用直径 130 mm 的吸盘,吸盘外壳通过连接件与轮足结构的轴承座连接后,具有了沿机器人坐标系 X 轴方向的旋转自由度,在吸盘提供吸附力的情况下,吸盘可自由旋转始终与壁面垂直,在一定程度上也具有自适应壁面的能力。吸盘前后安装有与弹簧合页连接的辅助轮,弹簧合页可确保辅助轮始终与地面接触,当吸盘处于吸附状态时,辅助轮可辅助吸盘始终与平面平行。1.3 机器人控制系统设计上位机交互界面通过通讯模块传输控制命令到水下单片机中,单片机接受到控制命令后会发出对应的控制信号给予足上对应的零部件从而控制机器人做出相应动作。机器人需要完成的动作主要分为67公 路 交 通 技 术 第 39 卷图 4 机器人吸附结构Fig.4 Adsorption structure of robot3 部分:1)控制吸盘转速实现机器人的吸附力控制;2)调整水下电机的转速和方向改变机器人的运动速度与方向;3)调整轮足上的舵机角度控制机器人各轮足的运动,使机器人按提前规划的步态运动。机器人整体控制流程如图 5 所示。图 5 机器人控制流程Fig.5 Control process of robot2 机器人流场环境分析在对机器人进行综合结构设计前,首先要明确机器人的使用环境,这里以机器人工作在水流冲击下的杭州湾圆柱桥墩环境为例进行分析。2.1 桥墩附近流场分布仿真杭州湾大桥桥墩直径为 1.6 m,水域平均流速为 2.38 m/s,水深最深为 40 m,三维模型导入ANSYS Workbench Fluent 中,入口边界设定为 2.5 m/s,进行仿真计算,得到流域流速及压力分布,如图 6 所示。从图 6 可以看出,圆形截面桥墩附近水流流向自下而上,在迎水面左右对称约 140的扇形范围内,由于桥墩造成的回流导致水流流速降低至 1.8 m/s(a)流域流速分布(b)流域压力分布图 6 流域流场仿真分布Fig.6 Simulation distribution of watershed flow field左右;在背水面左右对称约 110的扇形范围内会形成卡门涡流,流速会降低至 0.5 m/s 左右;而桥墩左右两侧流速会增大至 3.3 m/s 左右。桥墩附近的压力分布图 6(b)与流速分布图 6(a)相近,在迎水面形成了类椭圆形的压力分布云图,越接近桥墩压力越大,在背水面形成了负压的扇形区,且最大负压的分布区域位于桥墩左右两侧。2.2 机器人吸附在桥墩流场仿真分析由上述桥墩附近流场的仿真可知,桥墩附近流场分布比较复杂,而机器人吸附在桥墩表面时必然受到水流冲击力,为了避免机器人因吸附力不够或摩擦力不够导致机器人无法正常工作,因此须对机器人吸附在桥墩面受到的流场力进行仿真分析。根据图 6 流场仿真可知,在桥墩迎水面分布的正压最大,在侧面会产生负压最大区域,在背水面会产生卡门涡流。为此,针对机器人吸附在这 3 个区域时水流对机器人的冲击进行流场仿真,分析水流对机器人吸附在不同区域的影响,并以此求解机器人吸附条件。流体仿真中,设置水流流速为 2.5 m/s,出口设定为压力出口,其他条件设置完成后,求解得到机器人在正面、侧面和背面的压力分布和流场分布情况,在此仅附上机器人吸附在桥墩侧面77 第 3 期 王 旭,等:水下结构检测爬行机器人的设计与分析时的仿真分析情况,结果如图 7 所示。(a)机器人本体压力分布(b)流域流速分布(c)流域压力分布图 7 机器人吸附在圆形桥墩侧面Fig.7 Robot adsorbed on the side of circular bridge pier分析图 7 可知,机器人吸附在圆形桥墩侧面时,压力主要分布在机器人迎水面一侧,主要受力面为履带轮、舵机和侧面尼龙板,最大压力值为 4 kPa,而在机器人的影响下桥墩原本对称的水流冲击力向机器人偏移,导致机器人所处桥墩侧面的负压减小,而水流受到机器人的影响向更外侧分流。机器人在正面和背面时对桥墩附近的压力分布并没有很大的影响,但在正面时会削弱桥墩附近的卡门涡流现象,在背面时会加剧桥墩背面的卡门涡流现象,同时可得到机器人吸附在桥墩各面时受到的水流冲击力,结果如表 1 所示。表 1 机器人吸附在圆形桥墩时所受水流冲击力NTable 1 Water flow impact force on robot during it adsorbed on the circular bridge pier受力面X 轴上的力Y 轴上的力Z 轴上的力正面3.7-24.8341.3侧面-534.8-20.9-158背面20.5-45.6-45.8由表 1 可知,机器人吸附在桥墩正面时,X、Y、Z轴上的受力分别为-3.7 N、-5.2 N、341.3 N,最大值为 341.3 N;侧面时,X、Y、Z 轴上的受力分别为-534.8 N、-20.9 N、-158 N,最大值为 534.8 N;背面时,X、Y、Z 轴上的受力分别为 20.5 N、-45.6 N、-45.8 N,最大值为 45.8 N。3 机器人运动与稳定性分析3.1 机器人运动状态分析机器人的运动姿态分为轮驱态和爬行态。当机器人吸附在圆形截面桥墩面且桥墩表面较为规则或只有少量障碍时,机器人为轮驱状态,如图 8(a)所示;而当机器人到达障碍较多或复杂不规则的壁面时,为了提高机器人工作时的吸附稳定性和检测效率,此时机器人切换为爬行态,如图 8(b)所示,爬行态下的机器人只有 3 条轮足支撑。若需进行壁面过渡时,须经以下步骤完成,如图9 所示。1)机器人竖直向下运动至桥墩底部;2)机器人四足依次旋转 45,控制同侧轮足吸盘关闭吸附,将机器人横向移动至机器人中线与壁面边界重合;3)此时机器人仅有 3 个轮足处于支撑状态,控制四足上的足关节同时旋转 45,然后控制垂直面上的吸盘开启吸附,另一面轮足上的吸盘关闭吸附;4)控制四足上的足关节同时反向旋转 45,控制机器人继续横向移动至机器人完成过渡后将所有吸盘打开,即完成壁面过渡。3.2 机器人吸附稳定性分析机器人吸附失效的主要原因有:1)摩擦力不足导致机器人发生滑移;2)受水流冲击产生过大的力矩导致机器人发生倾覆。由上述仿真分析可知,机器人在侧面受到的侧向力和力矩较在正面和背面受87公 路 交 通 技 术 第 39 卷(a)轮驱状态(b)爬行状态图 8 机器人吸附在圆形桥墩时的运动状态Fig.8 Motion state of the robot when it adsorbed on the circular bridge pier(a)初始状态(b)轮足旋转 45(c)足关节旋转 45(d)完成壁面过渡图 9 机器人完成壁面过渡的步骤Fig.9 Steps for the robot to complete the wall transition到的力大,故以机器人吸附在桥墩侧面时的稳定性分析为主。1)滑移稳定性机器人发生滑移的原因是轮足结构的摩擦力小于其受的力,故当机器人 4 个轮足摩擦力大于其在X 轴和 Y 轴方向上所受的力,就不会发生滑移。机器人受力分析如图 10 所示。(a)机器人受力正面(b)机器人受力侧面注:Fi为第 i 条腿的支撑力;Fni为第 i 条腿的吸附力;Fx、Fy为机器人在 X 轴和 Y 轴方向受到的力;Fz为整体受到的 Z 轴方向上压力;i分别为轮足上髋关节、踝关节、足关节的旋转角度。图 10 机器人受力分析Fig.10 Force analysis of robot由于机器人下水前会事先对其进行浮力平衡,故不考虑机器人的本体质量和其受到的浮力影响,受力分析可得:(F1+F2+F3+F4)cos(2+3)=(Fn1+Fn2+Fn3+Fn4)cos(2+3)+Fz(1)由摩擦力计算公式可得:fi=Fi(2)97 第 3 期 王 旭,等:水下结构检测爬行机器人的设计与分析f=f1+f2+f3+f4=(F1+F2+F3+F4)cos(2+3)(3)将式(2)、式(3)代入式(1)可得:f=(Fn1+Fn2+Fn3+Fn4)cos(2+3)+Fz(4)式中:为摩擦系数,取值 0.5。当 fFxKs(Ks为安全系数,取值 1.3)且 fFyKs时机器人不会发生滑移,机器人在圆形截面桥墩侧面受到的侧向力即 Fx =534.8 N,Fz=-158 N,代入式(4)可得:(Fn1+Fn2+Fn3+Fn4)1 390 N(5)因此,当机器人处于四足支撑态时,只需要 Fn348 N 即可避免机器人吸附在桥墩时发生滑移的危险,而当机器人处于三足支撑态、一足为摆动态时,则需要确保 Fn464 N 可避免机器人吸附在桥墩时发生滑移的危险。2)倾覆稳定性相较机器人发生滑移,其发生倾覆的危险程度更大,故需对机器人抗倾覆能力进行验算,尤其是当机器人切换为爬行态时,三足支撑发生倾覆的概率更高。文献14中提出用于计算机器人最大抗倾覆力矩的计算公式为:M=-Fn/mini=1n(R0i)(6)式中:n 为轮足个数;Fn为单个吸盘的吸附力。R0n1=A-1nnQ0n1(7)式中:Q0为单位载荷向量。由于机器人需进行轮驱态和爬行态的切换,这使得机器人处于四足和三足不同支撑态,轮足分布如图 11 所示。当机器人处于静止或轮驱状态时,4 个吸盘同时吸附,此时根据机器人抗倾覆力矩计算公式可得:Mx=A2+B2max(A,B)Fn My=C2+D2max(C,D)Fn(8)由于机器人轮足为对称分布,故Mx=2BFn My=2DFn(9)(a)四足分布(b)三足分布单位:mm图 11 轮足分布方式Fig.11 Wheel-foot distribution pattern当机器人爬行时,只有 3 个吸盘吸附,一条轮足处于摆动态,假定左上轮足处于摆动态,此时计算机器人的抗倾覆力矩:Mx=BFn My=DFn(10)其中:B=2|a2cos 2+a3cos(2+3)cos 1|+284 D=2|a2cos 2+a3cos(2+3)sin 1|+275(11)机器人吸附在圆形截面桥墩时初始位置为:1=45,2=0,2+3=90,a2=250,a3=262,代入式(11)可知,机器人吸附在圆形截面桥墩上的抗倾覆力矩分别为:四足吸附:Mx=1.14Fn,My=0.55Fn;三足吸附:Mx=0.57Fn,My=0.275Fn;机器人在圆形截面桥墩受到最大的扭矩为:Msx=26.3 N m,Msy=2.68 N m。据上可知,当 Fn 148 N 时,即可确保机器人吸附在桥墩时保持稳定,不会出现倾覆风险。综上可知,在 2.5 m/s 流速下,只要每个吸盘的吸附力大于 450 N,即可保证机器人吸附在桥墩面时不会发生吸附失效的危险。4 机器人结构性能实验与样机测试4.1 机器人结构摩擦性能测试重点测试机器人轮足结构的履带轮在水下与混凝土壁面的摩擦系数是否满足要求。因机器人四轮足完全相同,为了方便测试,实际试验中只使用一个轮足进行摩擦性能测试15,如图 12 所示。试验方法为:1)在履带轮底部放置厚度为 10 mm 的 C30 混凝土板模拟实际工作环境,使用弹簧测力计测量履带轮前进方向和侧向的摩擦力以及吸盘吸附力;2)当履带轮发生移动时,此时施加的力08公 路 交 通 技 术 第 39 卷图 12 侧向摩擦力及前进方向摩擦力Fig.12 Friction force of the lateral and the forward即是履带轮的摩擦力;3)改变吸盘离壁间隙,测试吸盘离壁间隙是否会对履带轮的摩擦系数产生影响。重复多次试验,结果如图 13 所示。图 13 不同离壁间隙下履带轮摩擦力与吸盘吸附力关系Fig.13 Relationship between the friction force of crawler wheel and the adsorption force of sucker under different clearance由图 13 结果分析可得:1)吸盘离壁间隙对履带轮的摩擦系数影响不大。2)履带轮前进方向的摩擦系数约为0.51,侧面摩擦系数约为 0.56,均大于设定的摩擦系数 0.5,故满足要求。4.2 机器人样机性能测试对搭建好的样机进行性能测试,验证机器人的基本功能以及对水流冲击力的抵抗能力,机器人样机实物如图 14 所示。试验方法为:1)将样机放入模拟桥墩环境,流速设置为 2.5 m/s 的工程试验水池内,并在静水环境中,在机器人 X、Y、Z 三个方向分别施加 550 N、100 N、350 N 的力,观测机器人是否会发生移动或者关节发生偏移。图 14 机器人样机实物Fig.14 Robot prototype object试验结果表明:机器人在吸附时稳定可靠,不会因为水流的冲击导致机器人各关节失效或者发生旋转;机器人吸附时摩擦力和稳定性足够,滑移小于 3 mm,不会出现倾覆现象,且各元器件功能正常。5 结论本文主要探讨了桥墩水下结构爬壁检测机器人的相关技术,将水下机器人和爬壁机器人相结合,使得设计的检测机器人拥有更好的对复杂流场的抗性和复杂表面的适应性,具体内容如下:1)桥墩水下结构爬壁检测机器人整体设计。将水下机器人和四足爬壁机器人结合,以水下吸附吸盘提供吸附力,使得该机器人比普通的浮游水下机器人有更高的对水流冲击的抗性,并优化了轮足结构,添加了 2 个自适应结构,使得机器人拥有更好的复杂壁面适应性,以及添加了壁面过渡能力。2)机器人吸附在桥墩面时受到水流冲击的仿真和分析。通过 Fluent 对机器人吸附在桥墩时桥墩附近的流场和机器人受到的冲击力进行仿真分析,通过机器人的运动稳定性分析和倾覆力矩的计算公式确定了机器人的稳定吸附条件。3)轮足结构试验与样机测试。测试了轮足结构上在不同间隙下,履带轮在水下与混凝土的摩擦系数,并测试了样机在有流速水域中的吸附稳定性,验证了该水下结构检测爬行机器人可以用于不超过2.5 m/s 流速水域中的大坝、桥墩等水下结构的检测。参 考 文 献References1 刘利华.水库大坝裂缝成因分析及除险加固处理J.清洗世界,2020,36(6):41-42.LIU Lihua.Analysis on the causes of reservoir dam 18 第 3 期 王 旭,等:水下结构检测爬行机器人的设计与分析cracks and treatment of hazard reinforcement J.Cleaning World,2020,36(6):41-42.2 ZHANG Y,DODD T,ATALLAH K,et al.Design and optimization of magnetic wheel for wall and ceiling climbing robot C /International Conference on Mechatronics and Automation.2010:1393-1398.3 马培荪,陈佳品,俞翔.油罐容积检测用爬壁机器人的研制J.上海交通大学学报,1996(11):159-164.MA Peisun,CHEN Jiapin,YU Xiang.Development of wall-climbing robot for oil tank volume detectionJ.Journal of Shanghai Jiaotong University,1996(11):159-164.4 ZHANG H,ZHANG J,LIU R,et al.Realization of a service robot for cleaning spherical surfaces J.International Journal of Advanced Robotic Systems,2005,2(1):53-58.5 INOUE K,TSURUTANI T,TAKUBO T,et al.Omnidirectional gait of limb mechanism robot hanging from grid-like structure C.IEEE/RSJ International Conference on Intelligent Robots and Systems.2006:1732-1737.6 黄之峰,王鹏飞,李满天,等.基于柔性静电吸附技术的爬壁机器人研究J.机械设计与制造,2011(6):166-168.HUANG Zhifeng,WANG Pengfei,LI Mantian,et al.Research on wall-climbing robot based on flexible electrostatic adsorption technology J.Mechanical Design and Manufacturing,2011(6):166-168.7 李杰超,曹力科,肖晓晖.轮式磁吸附超声检测爬壁机器人的设计与吸附稳定性分析J.中南大学学报(自然科学版),2019,50(12):2989-2997.LI Jiechao,CAO Like,XIAO Xiaohui.Design and adsorption stability analysis of wheeled magnetic adsorption ultrasonic wall-climbing robotJ.Journal of Central South University(Natural Science Edition),2019,50(12):2989-2997.8 胡绍杰,彭如恕,何凯,等.履带式爬壁机器人磁吸附单元优化设计与实验研究J.机械与电子,2018,36(1):69-74.HU Shaojie,PENG Rushu,HE Kai,et al.Optimal design and experimental study of magnetic adsorption unit of crawler-type wall-climbing robotJ.Mechanics and Electronics,2018,36(1):69-74.9 SIEGEL M.Remote and automated inspection:status and prospects.the first joint DOD/FAA/NASA conference on aging aircraftC.Ogden UT,1997:1-12.10 CHOI H R,RYEW S M.A wall climbing robot with closed link mechanism C /IEEE International Conference on Intelligent Robots and System.2000:2006-2011.11 YI ZHANG,AKIRA NISHI.Low-pressure air motor for wall-climbing robot actuationJ.Mechatronics,2003,13(4).12 张俊贤,臧冰,柳家凯.水下多种摩擦界面摩擦系数实验研究J.中国港湾建设,2017,37(2):65-67,85.ZHANG Junxian,ZANG Bing,LIU Jiakai.Experimental study on friction coefficient of various underwater friction interfaces J.China Harbour Construction,2017,37(2):65-67,85.13 LIU X,CHEN R,XUE Z,et al.Design and optimization of a novel swirling sucker for underwater wall-climbing robots C /IEEE 14th International Conference on Automation Science and Engineering(CASE).2018:1000-1005.14 段军,孙树栋,曹飞祥.一种仿壁虎机器人吸盘组设计与抗倾覆能力分析J.机床与液压,2012,40(17):76-78,25.DUAN Jun,SUN Shudong,CAO Feixiang.Design of suction cup group of a gecko-like robot and analysis of anti-overturning ability J.Machine Tools and Hydraulics,2012,40(17):76-78,25.15 陈瑞.水下移动钻孔平台关键技术研究D.杭州:浙江大学,2020.CHEN Rui.Research on key technologies of underwater mobile drilling platform D.Hangzhou:Zhejiang University,2020.28公 路 交 通 技 术 第 39 卷