拉索检测机器人是一种高空作业特种机器人,用来代替检测人员进行斜拉桥拉索表面损伤或内部断丝的检测,降低人工检测风险和成本,提高检测质量和效率。随着斜拉桥建设的跨度越来越大,这种高柔性、超长度的拉索受高空风载和地面移动车辆等因素的作用下容易产生不同形式的振动。本文通过室内振动实验发现,拉索振动在超过一定频率和振幅下,会造成机器人爬升时出现打滑现象,最终影响检测的质量和效率。对于高空检测机器人,如何降低振动对机器人工作稳定性的影响至关重要。本文提出了一种弹簧-磁流变阻尼耦合力加载机构以提高机器人攀爬稳定性,该机构可以应用在以弹簧提供夹紧力的拉索检测机器人或其他绳索攀爬机器人中。文中设计的剪切式磁流变阻尼器,可以使机器人在通过障碍物时产生较小阻尼力的输出,使弹簧快速产生形变通过障碍。文中利用ANSYS软件对阻尼器内部磁场进行仿真分析,得到电流与磁感应强度的关系;利用Sigmoid模型建立阻尼器的力学模型,结合磁流变液的屈服强度得到阻尼器的力学性能,通过振动响应分析本文所设计阻尼器的有效性。为了研究拉索振动对拉索检测机器人爬升稳定性的影响,本文分别建立拉索和检测机器人的动力学模型,并通过设置辅助坐标系建立机器人和拉索系统的刚柔耦合动力学关系。然后利用MATLAB软件进行仿真,分析风载荷作用下拉索振动对机器人作业的影响,以及本文设计的弹簧-磁流变阻尼耦合力加载机构在不同风速、刚度和阻尼条件下的抑振效果。本文搭建弹簧-磁流变阻尼耦合力加载机构测试平台,测试所设计机构的力学性能。模拟斜拉索环境搭建了拉索振动实验平台,对拉索振动情况下检测机器人的爬升稳定性进行实验研究。实验表明,拉索的振幅对机器人爬升稳定性影响较小,而振动频率对机器人爬升的影响较大。