为了减小履带式爬壁机器人的质量,增强机器人的便携性,满足机器人在极限空间的作业要求,设计了磁吸单元。首先,对磁场理论计算模型进行了分析;其次,借鉴乙型磁路提出了以整个履带单元为整体分析对象的N-S交替排布的磁路型式;再次,借助ANSYS Workbench中的静磁模块对该磁路型式中的磁铁数量、磁铁排布方式等影响因素进行了分析;最后,针对隧道二衬台车养护机器人的要求设计了机器人样机,并进行了试验。试验结果表明,提出的磁路设计型式结构简单、吸附力大,能够有效减小机器人的尺寸和质量,满足面向极限作业空间的履带式爬壁机器人设计要求。

为了解决油浸式变压器检修时内部空间狭小人工操作困难的问题,对小型永磁轮式机器人的行走系统进行了研究设计。首先对机器人的工况进行了分析,提出了满足在变压器内表面行走的物理条件,然后对径向和轴向两种充磁方式下圆环形磁铁特性进行了研究,使用ANSYS软件对径向充磁圆环磁铁吸力进行了仿真,探究了磁吸力与磁铁内径、厚度之间的关系,最后基于仿真结果和所提出的行走物理条件设计了机器人磁吸轮。通过样机在模拟变压器内部环境中的试验,证明所设计的基于径向充磁方式的磁吸轮式机器人行走系统在变压器内部具有良好的行走效果。

针对链传动系统结构复杂以及刮板链张力分布分析困难的问题,基于状态观测器设计研究了刮板链的张力分布特性。利用Adams仿真软件构建刮板输送机的链传动虚拟样机模型,并基于有限元分析法建立了链传动系统的离散化数学模型,通过设计状态观测器实现对刮板链张力分布的估算,为刮板输送机的运行状态评估提供了有效依据。

为了能够更好地解决煤矿救援机器人的防爆问题，尝试了将液压系统应用于煤矿救援机器人。设计由液压泵、液压马达和相关控制阀组成的闭式液压系统，使之既满足煤矿救援机器人驱动的基本需求，又能对机器人的防爆起到积极作用。运用AMEsim软件对所设计的液压系统进行平地行走和越障能力仿真，结果表明，所设计的液压系统完全能够实现煤矿救援机器人驱动的要求。因此，液压驱动方法用于煤矿救援机器人是可行的。