孙招阳，安卓，杜伟明，尹建成，赵冉

（上海电机学院 机械学院，上海 200245）

0 引言

目前，机器人已经应用于工业、国防、农业、办公自动化、医疗卫生、家庭服务及社会服务等各个方面，而工业机器人技术是我国高新前沿重要技术之一，在我国城镇化建设高速发展的背景下，各种不同尺寸大小的杆状结构和建筑得到了广泛的应用，诸如电线杆、路灯杆、大桥斜拉钢索、广告立柱、风力发电杆等，需要攀爬此类杆件进行的高空作业有刷油漆，喷涂料，检查、维护电力系统，架设电缆等，欲完成这些工作主要由人工和大型设备配合，所以危险系数较高。

1 现有技术发展

图1

市场上已拥有多种设计成型的攀爬机器人，这些机器人多数采用尺蠖蠕动的形式来实现爬杆动作，如图1（a）至1（c）所示，首先，前爪110 固定，第二关节140 推动后爪120 沿杆100 向上滑动，同时滑竿150 在第二关节140 的带动下穿过第一关节130；然后，第一关节130 推动前爪110 沿杆100 向上滑动，直至前爪110 和后爪120 之间的相对位置恢复初始状态，完成一步行走，以此类推，完成攀爬动作。受这种攀爬动作原理的限制，这种机器人只能够低速攀爬竖直的杆且无法攀爬有一定弧度的杆，此外，仿尺蠖蠕动式攀爬机器人只能在光滑的杆体上进行攀爬，无法跨越障碍物，在实际应用中存在不便。当然，在很多精密仪器领域中，也出现了仿人形的机器人，但其结构非常复杂，而且它们都集中表现出效率低、劳动强度大、耗能高、二次污染严重等的问题。……