（一）产品整体结构

产品主要由电控箱、夹爪（共 3 个）、骨架、往复清洗装置、单滑台模块、转接板（共 4 个）等部分组成

（二）各部件原理与设计

1 夹爪

（1）结构设计 夹爪的基板是整个夹爪机构的固定部分 可起到定位和支撑所有部件的作用 夹爪通过螺纹孔和定位销与爬杆机器人躯干相连 平行四杆机构同基板固定的部位设计和安装了垫片 以调整连杆与基板槽口处的配合间隙 使其可以灵活转动 夹爪中间设计了定位柱 在基板槽口处支撑整个结构 有左右两个夹爪杆件 通过摩擦力防止工件滑落 左右两个平行四杆机构通过一对相互啮合的齿轮实现同步运动 因相互啮合的齿轮转向相反 所以设计两个对称的小齿轮来驱动

（2）驱动与制动 两个步进电机配合动作 同时给夹爪输入一对扭矩 步进电机通过电机轴和小齿轮配合 配备 DHD1 系列电磁失电制动器 接通电源时制动器可自由转动 机械爪突然失电时转轴会被锁死

（3）有限元分析 爬杆机器人夹爪连杆机构有限元分析计算出的应力为 135MPa 夹爪材料的屈服强度为 505MPa 计算结果有足够的安全系数 可信 给爬杆机器人夹爪基板远程载荷模拟夹爪所受的机器人自身重量 载荷大小都为 1249.5N 计算出的应力为 135MPa 夹爪材料的屈服强度为 505MPa 计算结果有足够的安全系数 可信

2 往复清洗装置

（1）驱动部件 基板上部设计了步进电机 通过其上的小齿轮来驱动开合机构动作 两侧通

过直流电机来驱动清洁往复机构的左右两侧

（2）吹干机构 通过风机和环形通道将气流垂直吹向杆件表面 在高速气流作用下将润湿的杆件吹干

（3）清洁部件 针对杆件直径设计对应的气囊尺寸 气囊上贴附清洁布 通过燕尾槽快速定位板件 板件上设置水槽装清洁液 清洁液通过其上的小孔渗透到气囊的清洁布上 定位板上设计了两个橡胶塞 防止清洁液渗出 后部设计了开合式结构

3 骨架和电控箱

（1）骨架 角钢焊接成骨架 箱体内部焊接了左右两组 L 型板 并在 L 型板上部焊接两个板 将箱体内部空间分割为三个部分 用于安装和固定机器人的各个电路元件 龙骨结构采用方管和两个钣金件焊接构成 C 型杆的中部设计了四支撑管和两个加强管 可支撑和固定两个定位板 “龙骨” 中间设计了一个镂空的定位板 两个定位板上加工出定位孔 用来定位和固定上下夹爪 骨架有限元分析计算结果最大应力值为 275MPa 设计屈服强度为 220MPa 计算结果显示有个别应力集中处出现了屈服 针对这一问题 可修改骨架的材料 使用屈服强度更高的 Q355B 材料来制造骨架

（2）电控箱 箱体上安装了上下两个合页 并在合页上安装了门板 门板上设计了把手 开关方便

4 单滑台模块和转接板

（1）单滑台模块 主要实现爬杆机器人的爬杆运动 下夹爪和躯干相互配合 相对上下直线移动

（2）转接板 上下两个夹爪固定在骨架的上下两个定位板上 中间夹爪和往复清洁装置一起固定在直线移动模组上 其间设计了大小两个转接板 以使其可以定位和固定连接 中间的转接板连接的是直线模组