杆状物攀爬机器人关键技术综述

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(山东建筑大学 信息与电气工程学院，济南 250101)

0 引言

高空极限工作环境如电力抢修、楼宇修缮、清洗喷涂等[1-4]，通常具有劳动强度大、工作时间长、工作事故频发等特点。因此，研究替代人工完成作业的攀爬机器人，已成为国内外机器人领域重要的研究方向[5-6]。近些年，机器人技术发展迅速，部分已应用于医疗、工业、农业和林业等领域。攀爬机器人作为一种特殊机器人，受使用环境、功能和安全性的限制，仍处于试验阶段。因此，解决机器人的攀爬技术难题，降低高空作业危险，提高作业工作效率，替代人类完成监察、检测与维修等工作，具有十分重要的研究价值和意义[7-8]。

攀爬机器人是高空作业系统中重要的研究课题之一，国内外对于攀爬机器人的研究很多，但各项技术研究还未达到智能化和自动化水平。因此，本文基于攀爬机器人的研究成果，着重分析机器人研究中的关键技术问题，以期为攀爬机器人后续研究工作提供参考。

1 国内外研究现状

目前，攀爬机器人主要应用于高空作业。20世纪80年代，美国、日本等发达国家先后开展了攀爬机器人研究工作，自2000年以来，国内一些大学和科研院所等陆续开展了攀爬机器人研究工作，并取得一定的研究成果。早期，日本早稻田大学成功研制WOODY-1 爬树机器人(图1)，该机器人通过两个环形夹持器的交替运动使得机器人沿着树干上下移动[9]。由于机器人过于笨重且不易控制，随后该大学对其进行了改进，研制出WOODY-2爬树机器人(图2)，不仅简化了夹持机构，而且由原来的电机驱动变换为多关节协调运动的移动方式[10]。……