畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告
課題名稱
玻璃清潔機(jī)器人設(shè)計(jì)
院系名稱
專 業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
班 級(jí)
學(xué)生姓名
一． 課題的意義
清洗工人搭乘吊籃、升降平臺(tái)或者直接腰系繩索，進(jìn)行高空擦洗。雖然簡(jiǎn)便易行，但勞動(dòng)強(qiáng)度大，工作效率低，稍有不慎還就會(huì)出現(xiàn)墜落事故，造成傷亡，人工作業(yè)的效率也很低。隨著人類社會(huì)的不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)的日益發(fā)展，人們對(duì)生活質(zhì)量和工作環(huán)境的要求越來(lái)越高，為了提高清洗效率并且把清洗工人從惡劣的工作環(huán)境中解脫出來(lái)，有待開(kāi)發(fā)一種自動(dòng)清洗作業(yè)系統(tǒng)。
玻璃清潔機(jī)器人是一種實(shí)用性很強(qiáng)的裝置。自從本世紀(jì)六十年代以來(lái)，爬壁機(jī)器人及其相關(guān)技術(shù)的研究受到了人們廣泛的關(guān)注，但是大都只是進(jìn)行了一些實(shí)驗(yàn)性質(zhì)的研究，其相關(guān)的理論分析還不成熟，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)雖然百花齊放，但真正能用于實(shí)際工作的卻很少。作為清洗用的爬壁機(jī)器人來(lái)說(shuō)，其清洗工具具有簡(jiǎn)單、重復(fù)的特點(diǎn)，比較適合機(jī)器人的自主工作，玻璃清潔機(jī)器人是以清洗高層建筑為目的的壁面移動(dòng)機(jī)器人，它的出現(xiàn)將會(huì)極大地降低高層建筑的清洗成本，改善工人的勞動(dòng)環(huán)境，同時(shí)提高生產(chǎn)效率，也必將極大地推動(dòng)清洗業(yè)的發(fā)展，帶來(lái)相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。因此，玻璃清潔機(jī)器人具有良好的應(yīng)用前景。
二．本課題的主要研究?jī)?nèi)容
課題主要內(nèi)容及技術(shù)參數(shù)
課題主要內(nèi)容：
（1）完成壁面移動(dòng)機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和相關(guān)計(jì)算，真空吸附、氣壓驅(qū)動(dòng)的框架式結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，清洗作業(yè)裝置的設(shè)計(jì)；
（2）氣動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)；
玻璃清潔機(jī)器人的技術(shù)參數(shù)列表：
（1）爬行速度：4-10m/min
（2）爬行高度：0-100m
（3）清洗速率：100-150mz/h
（4）越障高度：50mm
（5）控制方式：PLC控制
（6）本體重量：20kg
（7）負(fù)載能力：15kg
（8）移動(dòng)方式：腳步移動(dòng)式
三．所屬領(lǐng)域的發(fā)展?fàn)顩r
壁面移動(dòng)機(jī)器人是能夠在垂直的壁面上進(jìn)行移動(dòng)的一種機(jī)器人，在機(jī)械上有顯著成就的日本壁面移動(dòng)機(jī)器人的研究方面尤其積極。1966年，大阪府立大學(xué)工學(xué)部的講師西亮就已經(jīng)用電風(fēng)扇的進(jìn)氣一側(cè)的低壓空氣所產(chǎn)生的負(fù)壓來(lái)產(chǎn)生吸附力，從而制造了壁面移動(dòng)機(jī)器人的原理樣機(jī)。1975年，升為宮崎大學(xué)工學(xué)部教授的西亮制作了二號(hào)樣機(jī)，該樣機(jī)為單吸盤結(jié)構(gòu)，并且使用輪子作為行走方式的爬壁機(jī)器人。1978年，化工機(jī)械技術(shù)服務(wù)株式會(huì)社制造了名為Walker的爬壁機(jī)器人，這個(gè)爬壁機(jī)器人使用單吸盤結(jié)構(gòu)，用真空泵產(chǎn)生負(fù)壓來(lái)產(chǎn)生吸附力，由兩個(gè)滾子和兩條用來(lái)行走的皮帶組成行走機(jī)構(gòu)，滾子和皮帶能夠形成真空的腔體。該爬壁機(jī)器人的轉(zhuǎn)向是由兩個(gè)滾子和皮帶的速度之間的差來(lái)完成的。該機(jī)器人由一個(gè)嚴(yán)重的缺點(diǎn)，當(dāng)壁面上出現(xiàn)裂縫時(shí)，它的真空便很難維持。
圖1-1 Walker機(jī)器人
關(guān)西電力株式會(huì)社制造的履帶式壁面移動(dòng)機(jī)器人利用均勻分布在履帶上及本體底部的吸盤來(lái)完成直線和轉(zhuǎn)向運(yùn)動(dòng)，但是越障能力較差。
圖1-2 履帶式壁面移動(dòng)機(jī)器人
日本日揮株式會(huì)社的佐藤多秀研發(fā)制造了一種利用負(fù)壓吸盤來(lái)吸附的雙吸盤結(jié)構(gòu)輪式爬壁機(jī)器人，該機(jī)器人由前后兩個(gè)吸盤以及中間的本體結(jié)構(gòu)組成。吸盤與壁面由密封的氣囊來(lái)接觸，該密封氣囊在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)時(shí)能夠維持吸盤內(nèi)部的吸附壓力。在機(jī)器人的前后兩個(gè)吸盤上各自安裝有四個(gè)輪子，吸盤通過(guò)安裝在其內(nèi)部的輪子來(lái)進(jìn)行吸附。前后兩端的輪子分別由一個(gè)電機(jī)來(lái)控制，通過(guò)同一個(gè)吸盤上的兩個(gè)電機(jī)的不同轉(zhuǎn)速來(lái)改變機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)方向。
圖1-3 輪式壁面移動(dòng)機(jī)器人
日本宮崎大學(xué)研制的推力吸附機(jī)器人借鑒了航空航天的技術(shù)，利用螺旋槳或者涵道風(fēng)扇來(lái)產(chǎn)生推力，從而讓機(jī)器人吸附在壁面上，并且吸附穩(wěn)定可靠。由于螺旋槳或涵道風(fēng)扇所產(chǎn)生的推力是指向壁面的，因此該機(jī)器人能夠非常容易地跨越障礙。
圖1-4 推力吸附機(jī)器人概念模型
日本東京消防廳所屬的消防科學(xué)研究所研究制造了一種用作急救的攀援機(jī)器人，該機(jī)器人是采用單吸盤的履帶式結(jié)構(gòu)的爬壁機(jī)器人，通過(guò)履帶間的速度差來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向功能。東京煤氣公司與日立制作所研發(fā)了一種用來(lái)檢查工作時(shí)的球形煤氣罐的焊縫的壁面爬行機(jī)器人，該機(jī)器人采用步行式的行走機(jī)構(gòu)，機(jī)器人的內(nèi)外兩個(gè)框架上各自裝了八個(gè)帶吸盤的腳，由裝在腳上的氣缸來(lái)控制腳的伸縮，兩個(gè)框架的相對(duì)運(yùn)動(dòng)是由直流伺服閥通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，該結(jié)構(gòu)具有帶負(fù)載能力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)。日本國(guó)際機(jī)器人公司研發(fā)的名為空中勇士的玻璃清潔機(jī)器人使用了腳步式的行走機(jī)構(gòu)，該機(jī)器人由兩個(gè)本體組成，各自安裝有三只腳，三只腳可以進(jìn)行伸縮運(yùn)動(dòng)，每只腳的端部都裝有吸盤，通過(guò)兩個(gè)本體上的腳的交互吸附來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的移動(dòng)。
英國(guó)的樸茨茅斯大學(xué)研制了名為Robug的爬壁機(jī)器人，該機(jī)器人的腳借鑒了蜘蛛腳的結(jié)構(gòu)，每個(gè)腳上都裝有吸盤，通過(guò)吸盤吸附壁面從而在壁面上進(jìn)行移動(dòng)。Robug III型爬壁機(jī)器人有八只腳，在每只腳上都安裝了微處理器和吸盤。采用氣缸對(duì)腳進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。該機(jī)器人與其它機(jī)器人最大的不同是每條腿上都裝有控制器，通過(guò)對(duì)機(jī)器人的遠(yuǎn)程遙控可以控制機(jī)器人往任何方向移動(dòng)。另外樸茨茅斯大學(xué)還設(shè)計(jì)了Bigfoot、Toad、The Nero Series Vehicles、Tribot等多種壁面爬行機(jī)器人，這些壁面爬行機(jī)器人都是根據(jù)使用要求的不同而被設(shè)計(jì)出來(lái)的。
圖1-5 Robug III機(jī)器人
意大利卡塔尼亞大學(xué)研發(fā)制造的Alicia系列機(jī)器人是用來(lái)對(duì)壁面進(jìn)行檢測(cè)的爬壁機(jī)器人，其中Alicia2型機(jī)器人由一個(gè)吸盤和兩個(gè)輪子所組成，吸盤的作用是對(duì)壁面進(jìn)行吸附，使用兩個(gè)直流電機(jī)來(lái)控制兩個(gè)輪子，從而能夠使轉(zhuǎn)向更加的靈活。該爬壁機(jī)器人最大的缺點(diǎn)就是越障能力較差，而Alicia3型機(jī)器人正是由于越障能力差這種缺點(diǎn)而被開(kāi)發(fā)出來(lái)的，該型號(hào)機(jī)器人由三個(gè)Alicia2型機(jī)器人組成，兩兩間用一根桿來(lái)連接，要進(jìn)行越障動(dòng)作時(shí)其中兩個(gè)機(jī)器人吸附另外一個(gè)機(jī)器人抬起便能輕松地實(shí)現(xiàn)越障功能。
圖1-6 Alicia3機(jī)器人
1986年，美國(guó)國(guó)際機(jī)器人公司研發(fā)制造了名為SkyWasher的壁面爬行機(jī)器人，該機(jī)器人用來(lái)對(duì)摩天大樓進(jìn)行清洗。它由兩組L型的框架相對(duì)地進(jìn)行滑動(dòng)以及交替地吸附來(lái)實(shí)現(xiàn)移動(dòng)功能，在每組框架上都裝有三個(gè)腳掌，每個(gè)腳掌上還安裝有兩個(gè)真空吸盤，真空吸盤能夠與壁面進(jìn)行相對(duì)的直線運(yùn)動(dòng)，該機(jī)器人還可以實(shí)現(xiàn)橫向的移動(dòng)，并且具有一定的越障能力。
圖1-7 SkyWasher機(jī)器人
1990年，美國(guó)的卡內(nèi)基梅隆大學(xué)的Wolfe研發(fā)制造了一種以十字幾何結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的直動(dòng)式壁面移動(dòng)機(jī)器人ANDI。該機(jī)器人采用了由龍骨和橫梁構(gòu)成的十字構(gòu)型，在簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)的同時(shí)提高了爬壁機(jī)器人的工作效率。機(jī)器人的橫梁沿著龍骨滑動(dòng)并且通過(guò)足部的吸盤對(duì)壁面交替進(jìn)行吸附來(lái)實(shí)現(xiàn)梁式行走，在橫梁+上裝有渦流探測(cè)器，能夠起到檢測(cè)的作用，在橫梁沿著龍骨運(yùn)動(dòng)的同時(shí)能夠使探測(cè)器對(duì)壁面進(jìn)行掃描。這種機(jī)器人還裝有四個(gè)攝像頭，沿著龍骨排成一排，四個(gè)攝像頭中緊鄰探測(cè)器的攝像頭為廣角鏡頭并且處在最高的位置，能夠在監(jiān)控機(jī)器人的同時(shí)進(jìn)行導(dǎo)航和避開(kāi)障礙等動(dòng)作。這種機(jī)器人第一次將十字構(gòu)型用到機(jī)器人結(jié)構(gòu)當(dāng)中，這種結(jié)構(gòu)不僅能夠?qū)崿F(xiàn)爬壁機(jī)器人的移動(dòng)和越障功能，更能夠簡(jiǎn)化控制的算法，從而提高爬壁機(jī)器人的工作效率和工作可靠性。
圖1-8 ANDI爬壁機(jī)器人
德國(guó)的Fraunhofer研究所研發(fā)制造的SIRIUSC玻璃清潔機(jī)器人在工作時(shí)在機(jī)器人工作的建筑物的頂部有一個(gè)隨動(dòng)小車，這個(gè)小車除了起到安全的作用外，還能夠?qū)ΣＡ鍧崣C(jī)器人的側(cè)向移動(dòng)進(jìn)行控制，由于該玻璃清潔機(jī)器人只有上下運(yùn)動(dòng)的功能，隨動(dòng)小車則用來(lái)控制機(jī)器人的左右運(yùn)動(dòng)。該機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)是由兩個(gè)線性模塊組成的，在每個(gè)模塊上都安裝了真空吸盤，模塊采用伺服電機(jī)進(jìn)行控制。
圖1-9 SIRIUSC玻璃清潔機(jī)器人
從1990年開(kāi)始，西班牙的CSIC大學(xué)的工業(yè)自動(dòng)化研究所研發(fā)制造了兩種不同的磁吸附壁面爬行機(jī)器人。一種是推進(jìn)式壁面爬行機(jī)器人，該機(jī)器人由兩個(gè)運(yùn)動(dòng)鏈所組成，運(yùn)動(dòng)鏈的末端有兩個(gè)電磁吸附元件。該機(jī)器人由三個(gè)關(guān)節(jié)組成，每個(gè)關(guān)節(jié)由一個(gè)直流電機(jī)和齒輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，最大旋轉(zhuǎn)角速度為130度/秒，運(yùn)動(dòng)鏈的長(zhǎng)度為200毫米，機(jī)器人本體重6千克。另一種是名為REST的壁面爬行機(jī)器人，該機(jī)器人有六條腿，每條腿由電機(jī)和齒輪進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，機(jī)器人的控制器裝在本體上。
圖1-10 REST爬壁機(jī)器人
加拿大的University of British Columbia研發(fā)制造的名為Window Washer的爬壁機(jī)器人主要用于清洗玻璃窗，該機(jī)器人也采用了十字構(gòu)型，其水平臂和垂直臂呈十字形分布，通過(guò)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)兩個(gè)方向的運(yùn)動(dòng)，水平臂和垂直臂上都安裝有吸盤組，通過(guò)吸盤組交替進(jìn)行吸附與兩臂的相對(duì)運(yùn)動(dòng)機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)垂直方向和水平方向的移動(dòng)，機(jī)器人有四個(gè)圓盤刷，兩個(gè)一組分別安裝于垂直臂的兩端，機(jī)器人沿著垂直方向運(yùn)動(dòng)時(shí)對(duì)壁面或玻璃進(jìn)行清洗。該機(jī)器人的吸附方式采用了用電動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)的真空吸附式，能夠改善采用全氣動(dòng)的驅(qū)動(dòng)方式的機(jī)器人的氣動(dòng)位置的伺服精度以及驅(qū)動(dòng)力不夠的問(wèn)題。
圖1-11 Window Washer機(jī)器人
國(guó)內(nèi)玻璃清潔機(jī)器人的研究現(xiàn)狀
在我們國(guó)家從七十年代的初期開(kāi)始研究以及開(kāi)發(fā)機(jī)器人，1975年，川崎重工業(yè)公司在北京舉辦的日本科技展覽會(huì)上展出了Unimate-2000型的搬運(yùn)機(jī)器人，從此在我國(guó)便掀起了第一個(gè)機(jī)器人的研究浪潮，許多單位都開(kāi)始了對(duì)機(jī)器人的研制。哈爾濱工業(yè)大學(xué)的機(jī)器人研究所研發(fā)設(shè)計(jì)了我國(guó)的第一臺(tái)爬壁式遙控檢查機(jī)器人，它主要用來(lái)對(duì)核廢料儲(chǔ)罐的安全情況進(jìn)行檢查，該機(jī)器人的特點(diǎn)為用了一種稱為“全方位輪”的新結(jié)構(gòu)輪子作為行走的機(jī)構(gòu)，這是瑞典的MECANUM公司的全新的技術(shù)。哈爾濱工業(yè)大學(xué)從1988年起研發(fā)制造了兩種壁面爬行機(jī)器人，1996年研發(fā)成功的多功能履帶式罐壁噴涂檢測(cè)磁吸附爬壁機(jī)器人是針對(duì)石油企業(yè)的儲(chǔ)油和儲(chǔ)水鋼罐定期噴砂除銹、噴漆防腐及涂層厚度等進(jìn)行檢測(cè)工作而研發(fā)制作的；哈爾濱工業(yè)大學(xué)所研發(fā)制造的另外一種機(jī)器人是一種單吸盤的輪式爬壁機(jī)器人，該機(jī)器人為真空吸附式，并且采用了全方位的車輪結(jié)構(gòu)，在機(jī)器人本體的方向位置不改變的狀況下可以沿著任意的直線方向進(jìn)行運(yùn)動(dòng)，這種機(jī)器人本體重量為20千克，能夠負(fù)載15千克，移動(dòng)速度為0-2米/分鐘，控制系統(tǒng)采用了微機(jī)控制與遙控。
圖1-12 多功能履帶式罐壁噴涂檢測(cè)磁吸附爬壁機(jī)器人
圖1-13 單吸盤輪式驅(qū)動(dòng)爬壁機(jī)器人
北京航空航天大學(xué)從1996年開(kāi)始先后研發(fā)制造了WHSHMAN、CLEANBOT、SKYCLEAN、靈巧型擦窗機(jī)器人、吊籃式擦窗機(jī)器人以及藍(lán)天潔寶等等一系列的清洗機(jī)器人，前三種玻璃清潔機(jī)器人都是全氣動(dòng)式的自主步行移動(dòng)清洗機(jī)器人，采用了十字框架結(jié)構(gòu)，機(jī)器人上所有的部件都是由氣缸來(lái)驅(qū)動(dòng)的，十字框架結(jié)構(gòu)由兩個(gè)無(wú)桿氣缸組成，這樣的玻璃清潔機(jī)器人有著結(jié)構(gòu)緊湊的特點(diǎn)。機(jī)器人在可以伸縮的腿部上裝有真空吸盤，能夠通過(guò)腿部交替的吸附以及氣缸的運(yùn)動(dòng)在玻璃幕墻或壁面上進(jìn)行橫向或者縱向的運(yùn)動(dòng)以及實(shí)現(xiàn)越障功能。CLEANBOT和SKYCLEANER這兩種清洗機(jī)器人在兩個(gè)主要?dú)飧字g設(shè)置了腰關(guān)節(jié)，在機(jī)器人發(fā)生偏斜的時(shí)候能夠通過(guò)糾偏運(yùn)動(dòng)讓機(jī)器人回到正常運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)，SKYCLEANER機(jī)器人的腿部與吸盤采用了微動(dòng)鉸鏈連接，可以克服玻璃面上的二度折角變化。靈巧型擦窗機(jī)器人重量只有20kg，尺寸為0.4m×0.8m×0.2m（寬×長(zhǎng)×高）。吊籃式擦窗機(jī)器人通過(guò)模擬人類的手擦窗的動(dòng)作來(lái)進(jìn)行清洗作業(yè)，藍(lán)天潔寶是一種被動(dòng)式的清洗機(jī)器人，它具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作效率高等特點(diǎn)。
圖1-14 WHSHMAN機(jī)器人
圖1-15 CLEANBOT機(jī)器人
圖1-16 SKYCLEANER機(jī)器人
北京清華大學(xué)的機(jī)器人與自動(dòng)化實(shí)驗(yàn)室研發(fā)制作出名為TH-ClimberI的大型油罐的自動(dòng)檢測(cè)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是以磁吸附式壁面爬行機(jī)器人作為載體的，在磁吸附式壁面爬行機(jī)器人的左右兩邊各自裝了兩個(gè)帶輪，兩個(gè)帶輪以前后分布，分別與安裝了永磁塊的履帶進(jìn)行嚙合，從而組成了機(jī)器人的移動(dòng)機(jī)構(gòu)。這種機(jī)器人采用了以兩個(gè)后輪為主驅(qū)動(dòng)輪的驅(qū)動(dòng)方式，由一臺(tái)直流伺服電機(jī)通過(guò)諧波減速器來(lái)帶動(dòng)后輪。在磁吸附式壁面爬行機(jī)器人的面對(duì)壁面的一邊安裝了渦流檢測(cè)組件，這種組件通過(guò)直流電機(jī)與同步帶機(jī)構(gòu)來(lái)帶動(dòng)渦流探頭在垂直于機(jī)器人運(yùn)動(dòng)路線的方向上來(lái)回地進(jìn)行移動(dòng)，通過(guò)繼電器及行程開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的轉(zhuǎn)向。這種機(jī)器人能夠自動(dòng)糾正運(yùn)動(dòng)路線上的偏差并且識(shí)別出機(jī)器人當(dāng)前所在的位置，是一種擁有一定智能的爬壁機(jī)器人。
上海大學(xué)的特種機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用研究室研發(fā)制造了多真空吸盤的多層框架式壁面爬行機(jī)器人，這種機(jī)器人擁有三層框架，上下兩個(gè)框架都能夠與中間框架進(jìn)行相對(duì)的直線運(yùn)動(dòng)，中間框架則可以帶動(dòng)上框架一起與下框架作相對(duì)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，在上下兩個(gè)框架上分別安裝了四個(gè)真空吸盤，可以通過(guò)上下框架的吸盤的交替吸附實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在壁面上的移動(dòng)，該機(jī)器人的最大移動(dòng)速度為7m/min，機(jī)器人本體重量為50kg，負(fù)載能力為55kg，能夠越過(guò)高為60mm的高度，控制系統(tǒng)采用了無(wú)線射頻的遙控操作。
浙江工業(yè)大學(xué)的機(jī)電學(xué)院正在自行研發(fā)一種以氣動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)器為基礎(chǔ)的小型多吸盤式壁面爬行機(jī)器人，這種壁面爬行機(jī)器人采用真空吸附，可以實(shí)現(xiàn)在平地或壁面上進(jìn)行直線或彎曲的爬行。該機(jī)器人的結(jié)構(gòu)主要由驅(qū)動(dòng)裝置、吸附裝置以及提升裝置構(gòu)成。吸附裝置包括五個(gè)吸盤以及相同數(shù)量的真空發(fā)生器，運(yùn)動(dòng)時(shí)保持三個(gè)以上的吸盤同時(shí)進(jìn)行吸附。
香港城市大學(xué)研制了一種十字架構(gòu)的全氣動(dòng)式爬壁機(jī)器人，這種壁面爬行機(jī)器人由壁面爬行機(jī)器人本體、供應(yīng)小車、空壓機(jī)以及控制器組成，本體長(zhǎng)度為1220mm，寬為1340mm，高度為370mm，機(jī)器人本體重量為30kg。該機(jī)器人的本體由兩個(gè)垂直正交的氣缸所組成，通過(guò)兩個(gè)垂直正交的氣缸的伸縮來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人在各個(gè)方向上的移動(dòng)，這種機(jī)器人還有一個(gè)由擺動(dòng)氣缸所組成的腰關(guān)節(jié)，用來(lái)校正方向上的誤差。在機(jī)器人的水平和垂直氣缸的端部安裝有4個(gè)垂直于壁面的氣缸作為機(jī)器人的腿部，通過(guò)機(jī)器人的4條退的伸縮來(lái)完成機(jī)器人的越障動(dòng)作。機(jī)器人的清洗裝置安裝在水平氣缸的兩側(cè)，清洗裝置能夠通過(guò)水平氣缸的伸縮運(yùn)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)左右方向的清洗工作。機(jī)器人的每條腿上都安裝有4個(gè)吸盤，機(jī)器人通過(guò)這些吸盤對(duì)壁面進(jìn)行吸附，從而保證機(jī)器人不會(huì)滑落。機(jī)器人可以通過(guò)由一個(gè)CCD攝像機(jī)和兩個(gè)激光二極管所組成的視覺(jué)系統(tǒng)來(lái)測(cè)量其本體與窗戶的相對(duì)位置，視覺(jué)系統(tǒng)還具有識(shí)別工作表面的衛(wèi)生情況以及確定要清洗的位置的功能。這種機(jī)器人由于采用了十字架構(gòu)以及真空吸附，并且采用氣壓來(lái)進(jìn)行驅(qū)動(dòng)，因此結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，靈活性好，但是存在著清洗的盲區(qū)，以及整體的剛性比較差等缺點(diǎn)。
圖1-17 十字型架構(gòu)的全氣動(dòng)式爬壁
四．研究的總體方案
1.行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
2.轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)
3.吸附裝置的選取
4.玻璃清潔機(jī)器人的框架以及吸盤安裝板的設(shè)計(jì)
5.控制閥及其它氣動(dòng)元件的選取
6. 氣路的設(shè)計(jì)
五．參考文獻(xiàn)
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