擦玻璃機(jī)器人報(bào)告材料

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1、word 擦玻璃清洗機(jī) 摘要 本文主要介紹了擦玻璃清洗機(jī)結(jié)構(gòu)局部和采用相關(guān)技術(shù)以與預(yù)測(cè)研究成果前景，還有設(shè)計(jì)任務(wù)分配。 關(guān)鍵詞 擦玻璃清洗機(jī)真空吸附機(jī)器手機(jī)器腳中間體 1 引言 近年來(lái)，隨著國(guó)經(jīng)濟(jì)的開(kāi)展，城市高層建筑成倍的增長(zhǎng)，由于高層外壁的玻璃隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，外壁玻璃上增加了許多的粉塵和其他污物。至今，有95%城市高樓玻璃外壁采用的是人工清洗完成，它不僅投入大，效率低，費(fèi)工時(shí)時(shí)，而且極其危險(xiǎn)，因此我們小組決定設(shè)計(jì)一種能攜帶清洗裝置或其他功能在高樓玻璃外壁移動(dòng)的機(jī)器。代替 人進(jìn)展高空作業(yè)，使人脫離人生安全的危險(xiǎn)自動(dòng)化的機(jī)器。我們采用了吸盤(pán)和履帶合作的技術(shù)。它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，穩(wěn)

2、定可靠，操作方便，本錢(qián)低，便于大量生產(chǎn)等特點(diǎn)。對(duì)于以上特點(diǎn)，該機(jī)器可應(yīng)用大量高樓玻璃的清洗工作，也可以再一層樓上用多個(gè)機(jī)器，這樣可以大大的改善工作效率提高，具有一定的使用價(jià)值，可減少人工清洗的危險(xiǎn)度，也大解放社會(huì)生產(chǎn)力，所以有一定的開(kāi)發(fā)前景和經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)。 擦玻璃清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)局部 擦玻璃清洗機(jī)的結(jié)構(gòu)局部分二大類；一機(jī)器本體；二控制系統(tǒng)； 機(jī)器本體又分二大類；一機(jī)器支架，二運(yùn)動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)。機(jī)器支架分為；擦玻璃機(jī)器手，中間體，機(jī)器腳。 2 擦玻璃機(jī)器手 對(duì)于整個(gè)擦玻璃清洗機(jī)，經(jīng)過(guò)我們小組對(duì)幾種擦玻璃機(jī)器手的比照加分析后，得出最優(yōu)的方案，所以我們小組采用天真發(fā)明一種擦玻璃機(jī)械手，其特征在于它是由

3、轉(zhuǎn)盤(pán)擦頭、手桿、軸承與雙拉線所構(gòu)成；所說(shuō)的轉(zhuǎn)盤(pán)擦頭是一帶一個(gè)直角的硬板與與之固定的擦拭軟布構(gòu)成，該轉(zhuǎn)盤(pán)擦頭的硬板面中心位置有一連接座，連接座處裝有軸承，所說(shuō)的手桿與軸承中的軸心相連接，手桿下端裝有呈平行板狀的拉線支架，二拉線的各一端裝在拉線支架上呈可拉動(dòng)狀，另一端分別固定連 接于轉(zhuǎn)盤(pán)擦頭的直角下兩端，轉(zhuǎn)盤(pán)擦頭依軸承、手桿與二拉線呈180可旋轉(zhuǎn)狀。 我們選擇小組選擇這種擦玻璃機(jī)器手的理由是:1.構(gòu)造簡(jiǎn)單，使用方便、安全，可解決擦玻璃的各種情況；2.本錢(qián)低。 在機(jī)器手的清洗端，我們采用市面上最新的去污方法，就是采用非接觸式去污技術(shù)，采用這種技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，既無(wú)壓力，又不加清洗劑，表現(xiàn)了簡(jiǎn)潔，環(huán)

4、保的設(shè)計(jì)理念。 3中間體中間體主要是控制系統(tǒng)和無(wú)線攝像頭。 為了設(shè)計(jì)本錢(qián)的考慮，我們小組采用了玩具賽車的控制系統(tǒng)，原 理是用遙控板對(duì)擦玻 所以我們小組用玩具 ES598PCI單板開(kāi)發(fā)機(jī) 個(gè)擦玻璃清洗劑控制 調(diào)，并能實(shí)現(xiàn)左轉(zhuǎn)右 璃機(jī)器人遙控控制。 賽車上的 STAR 和接口芯片設(shè)計(jì)一 器，能實(shí)現(xiàn)速度可 轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向的同時(shí)要有 指示燈。上面我們小組采用無(wú)線電控制系統(tǒng)，這樣就可以使擦玻璃清潔機(jī)和地面人員操作別離了 為了讓擦玻璃清洗機(jī)在高樓的外壁玻璃上準(zhǔn)確無(wú)誤的擦玻璃，所 以我們小組采用了無(wú)線攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù)，是在地面人員可以實(shí)時(shí)觀察擦玻璃清洗機(jī)高空作業(yè)的情況。

5、從本錢(qián)和個(gè)方面的考慮，我們采用了普通的攝像頭，它不但價(jià)格相對(duì)較低，而且可以達(dá)到操作的要求。 4 機(jī)器腳 機(jī)器腳主要是動(dòng)力系統(tǒng)，吸盤(pán)和履帶，如此擦玻璃清洗機(jī)行走方式是吸盤(pán)和履帶并用方式。 動(dòng)力系統(tǒng)的動(dòng)力我們采用玩具車上的有刷電機(jī)。有刷電機(jī)有本錢(qián)低和動(dòng)力的功率足以能讓機(jī)器在玻璃上自由的移動(dòng)。如下是動(dòng)力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖 有刷電機(jī)的結(jié)構(gòu)如下：它的定子上安裝有固定的主磁極和電刷, 轉(zhuǎn)子上安裝有電樞繞組和換向器。直流電源的電能通過(guò)電刷和換向器 進(jìn)入電樞繞組，產(chǎn)生電樞電流，電樞電流產(chǎn)生的磁場(chǎng)與主磁場(chǎng)相互作用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機(jī)旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)負(fù)載。有刷直流電機(jī)的工作原理圖如圖。在有刷直流電機(jī)的固定局部有磁鐵

6、，這里稱作主磁極；固定局部還有電刷。轉(zhuǎn)動(dòng)局部有環(huán)形鐵芯和繞在環(huán)形鐵芯上的繞組。圖2-1 K2-1的極力W立法電 機(jī)的L件質(zhì)理圖 推向片 電樞帙芯 4鹿橫 所示的兩極有刷直流電機(jī)的固定局部（定子）上裝設(shè)了一對(duì)直流勵(lì)磁的靜止的主磁極N和S,在旋轉(zhuǎn)局部 （轉(zhuǎn)子）上裝設(shè)電樞鐵芯。定子與轉(zhuǎn)子之間有一氣隙。在電樞鐵芯上放置了由A和X兩根導(dǎo)體連成的電樞線圈，線圈的首端和末端分別連到兩個(gè)圓弧形的銅片上，此銅片稱為換向片。換向片之間互相絕緣，由換向片構(gòu)成的整體稱為換向器。換向器固定在轉(zhuǎn)軸上，換向片與轉(zhuǎn) 軸之間亦互相絕緣。在換向片上放置著一對(duì)固定不動(dòng)的電刷B1和 B2,當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時(shí)，電樞線圈通過(guò)換

7、向片和電刷與外電路接通。 吸盤(pán)的作用使擦玻璃清洗機(jī)貼住在高樓的玻璃上不能掉下來(lái)。經(jīng) 過(guò)我們小組多天的收集相關(guān)的資料，從真空吸附型，緊握吸附型，粘貼吸附型，靜電吸附型以與磁力吸附型。經(jīng)過(guò)各方面因素的考慮，所以我們采用了真空吸附型。 這種吸附型：它是一種較為輕便，具有易于控制的吸附類型。主 要依靠真空負(fù)壓原理，使得吸盤(pán)吸盤(pán)吸附在壁上。對(duì)于這種吸盤(pán)的大小和吸力的函數(shù)關(guān)系。如下 吸盤(pán)直徑 D〔cm〕 10 13 16 20 25 32 40 50 吸持面積 〔cm2〕 吸盤(pán)的垂 直提升力 〔N〕 (-0.04MPa)

8、 27.32 這種吸附存在一定的缺陷，就是在不平整的墻面上的吸附能力急 劇下降，所以我們?cè)O(shè)計(jì)的機(jī)器在適應(yīng)圍被限制在外表粗糙較小，外表 相對(duì)平整的壁面上。在至今為止，采用這種吸附類型的有品貝大學(xué)的 DEXTER機(jī)器人和香船大學(xué)的WALLWALKER機(jī)器人。 履帶的作用使擦玻璃清洗機(jī)能在玻璃向前向后移動(dòng)以與自由的轉(zhuǎn)動(dòng)。對(duì)于擦玻璃清洗機(jī)行走方式這個(gè)難題，我們小組進(jìn)展了討論之后，從坦克的移動(dòng)方式得到了啟示，大家一致認(rèn)為用坦克的履帶式，因?yàn)橄朐龃笄逑礄C(jī)與玻璃的摩擦力增大，由摩擦力公式得：f摩=K*F,有二種方式。增加接觸面積，和用摩擦系數(shù)大的物質(zhì)。由于坦克的履帶是接觸面積最

9、大，使之擦玻璃清洗機(jī)在高樓玻璃外壁上不容易打滑。在履帶外表加一種特殊的摩擦物質(zhì)一一聚四氟乙稀。這種物質(zhì)有 較好的摩擦系數(shù)。在〔一〕溫度性能：聚四氟乙烯〔PTFE〕樹(shù)脂材 料的高溫穩(wěn)定性來(lái)自于極強(qiáng)的碳-氟原子鍵，并且由此確定了聚四氟乙烯〔PTFE〕樹(shù)脂材料成為一種非常有用的抗高溫聚合物。因而聚四氟乙烯〔PTFE〕樹(shù)脂材料在超過(guò)幾乎所有其它熱塑料和合成橡膠的高溫極限下仍保持其性質(zhì)不變。同時(shí)，與其它聚合物相比，在抗純壓力和高溫時(shí)，聚四氟乙烯〔PTFE〕樹(shù)脂材料的熔融粘度也非常高。因?yàn)榫鬯姆蚁睵TFE〕樹(shù)脂材料具有極高的抗熱裂變極限和很高的熔點(diǎn)和自燃點(diǎn)，聚四氟乙烯〔PTFE〕樹(shù)脂材料能耐高溫和

10、火焰。 在正常的工作溫度圍，聚四氟乙烯〔PTFE〕額定溫度上限是260C,在此情況下，它不熱裂變。在觀察260-360C圍，重量損失相當(dāng)小，并且損失是由于在聚合中吸收少量氣體和水分。只有在溫度超過(guò) 400c情況下，聚四氟乙烯〔PTFE〕樹(shù)脂材料的熱裂變才變得明顯。 〔二〕化學(xué)穩(wěn)定性，〔三〕電學(xué)性能，〔四〕安全可靠性。從這方面的考慮，我們小組決定用這種物質(zhì)相對(duì)較好。 5 應(yīng)用原理 遙控板一一擦玻璃清洗機(jī)一一操作行動(dòng) 6 技術(shù)米用 1吸盤(pán)和履帶技術(shù)2無(wú)線控制技術(shù)3無(wú)線攝像頭實(shí)時(shí)監(jiān)控技術(shù) 4非接觸式去污技術(shù) 7 結(jié)論 我們小組對(duì)這個(gè)擦玻璃清洗機(jī)設(shè)計(jì)的思路，對(duì)于高樓外壁玻璃的清洗工

11、作，我們借用了賽車的STARES598PCI單板開(kāi)發(fā)機(jī)和接口芯片設(shè)計(jì)一個(gè)擦玻璃清洗劑控制器，實(shí)現(xiàn)了通過(guò)地面手持人機(jī)交互設(shè)備無(wú)線控制高空擦玻璃器擦洗玻璃的一些功能，如：控制終端和主機(jī)能進(jìn)展良好交互，主機(jī)可根據(jù)指令而做相應(yīng)工作；控制設(shè)備可以根據(jù)主機(jī)應(yīng)答對(duì)本次操作結(jié)果進(jìn)展提示；主機(jī)可沿著玻璃面實(shí)現(xiàn)上移、下移運(yùn)行；主機(jī)有一定的跨越障礙物功能，且其上裝有無(wú)線攝像頭為地面操作者提供操作信息；主機(jī)具備了一定的擦洗能力。該系統(tǒng)解決了人工高空清洗玻璃存在的投入大、危險(xiǎn)性高、難度高等問(wèn)題。不足點(diǎn)是我們小組采用吸盤(pán)和履帶協(xié)同技術(shù)，使擦玻璃清洗機(jī)在玻璃上的運(yùn)動(dòng)速度較慢的問(wèn)題。 9 預(yù)期研究成果 從研究的成果上，我

12、們小組主要是從人文觀點(diǎn)和經(jīng)濟(jì)角度的方面 去考慮。從人文觀點(diǎn)看：由于城市高層建筑成倍的增長(zhǎng)，由于高層外壁的玻璃隨著時(shí)間的延長(zhǎng)，外壁玻璃上增加了許多的粉塵和其他污物?，F(xiàn)在清洗工作大多數(shù)都是人工清洗，這樣使工作人員生命受到極度的危險(xiǎn)，所以如果用擦玻璃清洗機(jī)就可以代替人做清洗工作。其次,從經(jīng)濟(jì)角度來(lái)看：人工清洗，它不僅投入大，效率低，費(fèi)工時(shí)；如果用機(jī)器來(lái)清洗，一層樓上用多個(gè)機(jī)器，這樣可以大大的改善工作效率提高，也大解放社會(huì)生產(chǎn)力，所以有一定的開(kāi)發(fā)前景和經(jīng)濟(jì)市場(chǎng)。 10 設(shè)計(jì)任務(wù)分配 我們組的成員有嚴(yán)靜靜白大蓋萬(wàn)廣旭任慧童宏剛 任務(wù)分配；萬(wàn)廣旭和白大蓋收集馬達(dá)，攝像頭，機(jī)器手和機(jī)器腳相關(guān)資料，任慧童畫(huà)機(jī)器動(dòng)力系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖，宏剛整理相關(guān)圖片和提出設(shè)計(jì)思路，嚴(yán)靜靜整理各方資料。 ［參考文獻(xiàn)］ 《機(jī)器人學(xué)》蔡自興 昌輝自動(dòng)上料機(jī)器人系統(tǒng)研發(fā)［D］.工業(yè)大學(xué)2009 8 / 8