● 摘要
空气环境下的爬壁机器人技术已经取得了很大的进展与应用。水下爬壁机器人有着广阔的应用前景，但是对非铁磁性壁面的研究还很少。实现水下爬壁的关键在于可靠地吸附。本文在分析了现有空气和水下环境中的吸附方式的基础上，提出了新型的水下振动吸附方式，并对其进行了理论和应用研究。主要研究工作如下：第一、对吸盘在水下吸附时通过振动可以增强吸附能力这一理论进行研究。分析了吸盘在振动过程中吸盘腔内压强的变化情况，建立了单吸盘振动吸附的数学模型，模型描述了振动吸盘腔内压强与振动频率和振动幅度的关系；第二、对模型进行了数学仿真，并设计实验装置以验证水下振动吸附理论，实验结果和仿真结果的比较验证了模型的正确性，并根据实验结果改进了数学模型；第三、设计了一种基于水下振动吸附原理的多吸盘吸附装置。介绍了该装置的总体方案、机构及其控制系统设计，机构部分创新地设计了振动机构和松脱机构。该装置体积小、重量轻、吸附性能好、可用于多种场合；第四、对水下振动吸附装置进行吸附失效分析，得出了衡量装置吸附性能的物理量，然后通过实验测得装置的吸附性能，实验结果证明了水下振动吸附理论的应用前景以及其应用于水下爬壁机器人的可行性。