中央空調(diào)風(fēng)管清洗機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計【優(yōu)秀課程畢業(yè)設(shè)計含UG三維3D建模及3張CAD圖紙+帶36頁加正文1.82萬字】-jxsj30

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摘  要

隨著科技的發(fā)展,中央空調(diào)為人們創(chuàng)造舒適環(huán)境的同時卻又帶來了隱患。“空調(diào)病”患者逐漸增多,造成這樣原因的就是中央空調(diào)通風(fēng)管道的并不能得到及時清洗，這讓人體健康受到了極大傷害。另一個方面的影響是不潔凈的空調(diào)風(fēng)管還會讓制冷效果下降,使得大量的能源被浪費。故制造中央空調(diào)風(fēng)管清洗機器人目前刻不容緩。

本文闡述了國內(nèi)外中央空調(diào)清潔機器人的發(fā)展狀況，講明了本課題的研究背景及意義，進行了中央空調(diào)風(fēng)管清洗機器人的機械結(jié)構(gòu)的研究設(shè)計，并針對現(xiàn)存情況,本文研制出一種具有自適應(yīng)可調(diào)型空調(diào)風(fēng)管清掃機器人,通過更換不用的刷頭及履帶足自變位系統(tǒng)機器人能夠滿足方管、圓管管道的清掃工作要求。通過履帶足上的電磁鐵的通斷電能夠?qū)崿F(xiàn)水平與垂直上升的工作要求。通過CCD彩色攝像機能實現(xiàn)控制人員的實時監(jiān)控。

所設(shè)計的中央空調(diào)風(fēng)管清洗機器人最終實現(xiàn)了不同管徑、不同管道的清洗工作，完成了自適應(yīng)功能，實現(xiàn)了機器人小型化、輕量化的要求，更適應(yīng)目前國內(nèi)的發(fā)展形勢。

關(guān)鍵詞：自適應(yīng)；結(jié)構(gòu)設(shè)計；受力分析

Abstract

    With the development of science and technology, and create a comfortable environment for people of central air conditioning and brings hidden trouble."Air-condition disease" patients gradually increased, cause this is the central air conditioning ventilation pipes and can't get timely cleaning, greatly damage the human body health.Another aspect is the influence of unclean air duct refrigeration effect, still can let makes a lot of energy is wasted.So the manufacture of central air-conditioning duct cleaning robot is urgent.

    This paper expounds the development status of central air conditioning cleaning robots at home and abroad, clarifying the research background and significance of this topic, the central air-conditioning duct cleaning robot mechanical structure of the research design, and in view of existing situation, this paper developed a kind of adaptive adjustable type air duct cleaning robot, by changing the don't have to brush a head and tracked robot foot since the deflection system can satisfy the square tube, pipe pipe cleaning work requirements.By means of the electromagnet of caterpillar foot power to achieve horizontal and vertical rising job requirement.Through the CCD color video camera can realize real-time monitoring control personnel.

    The design of central air-conditioning duct cleaning robot finally achieved different pipe diameter, pipe cleaning, complete the function of adaptive, realize the request of the robot miniaturization, lightweight, more adapt to the development of the current domestic situation.

Keywords: adaptive； structural design； stress analysis

目   錄

摘要 Ⅰ

ABSTRACT Ⅱ

目錄 Ⅲ

1 緒論 1

1.1設(shè)計意義及發(fā)展現(xiàn)狀 1

1.2國內(nèi)中央空調(diào)管道清洗機器人的研究現(xiàn)狀及存在的弊端 1

1.3 本章小結(jié) 2

2 中央空調(diào)風(fēng)管清洗機人的整體設(shè)計 3

2.1 機器人功能的總體設(shè)計方案 3

2.2 清洗機器人的尺寸及參數(shù)要求 3

2.3 清洗機器人的系統(tǒng)組成及功能 3

2.4 模擬清洗機器人的工作狀態(tài) 3

3 中央空調(diào)風(fēng)管清洗機器人移動部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計 5

3.1 清洗機器人整體尺寸大小的確定 5

3.2 機器人移動方式的選擇 5

3.3機器人履帶爬壁的力學(xué)分析 6

  3.3.1 爬壁時靜態(tài)力學(xué)分析 6

  3.3.2 爬壁時運動力學(xué)分析 7

3.4機器人履帶足的選擇 8

  3.4.1 驅(qū)動電機的選擇 8

  3.4.2 驅(qū)動電機的選擇計算 9

  3.5 機器人履帶的強度校核 11

  3.6 本章小結(jié) 12

4 中央空調(diào)風(fēng)管清洗機器人清洗部分的結(jié)構(gòu)設(shè)計 13

  4.1  清洗臂升降結(jié)構(gòu)的設(shè)計 13

  4.2  清洗刷驅(qū)動電機的確定 14

  4.3  本章小結(jié) 15

5 機器人自適應(yīng)裝置的設(shè)計及監(jiān)控設(shè)備的選擇 16

5.1 履帶足變位裝置 16

5.2 刷頭更換裝置 16

5.3中央空調(diào)風(fēng)管清洗機器人照明和檢測裝置 17

  5.4 本章小結(jié) 17

6 機器人工作時的受力分析 18

6.1機器人移動機構(gòu)動力學(xué)分析 18

6.2機器人直線運動狀態(tài)分析 19

6.3 機器人在管道中移動時拖線阻力的分析 20

  6.4. 機器人越障極限狀態(tài)分析 22

  6.5 機器人爬坡和跨越溝道能力的研究 24

  6.6 機器人在風(fēng)管內(nèi)轉(zhuǎn)彎時的通過性分析 25

  6.6.1 機器人在水平直角彎管的通過性分析 25

  6.6.2 機器人在矩形管斜接彎頭的通過性分析 26

  6.6.3 機器人在圓弧形彎頭的通過性分析 27

  6.7 機器人轉(zhuǎn)彎半徑的研究 28

  6.8 本章小結(jié) 29

7 總結(jié) 30

參考文獻 31

致謝 32

大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） 大學(xué)畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 題 目 : 中央空調(diào)風(fēng)管清洗機器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計 指導(dǎo)老師 : 李長勇 學(xué)生姓名： 張玉劼 所屬院系： 機械工程學(xué)院 專 業(yè)： 機械工程 班 級 ： 機械 13 完成日期 ： 2017年 6 月 1日 大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） Ⅰ 摘 要 隨著 科技的 發(fā)展 ,中央空調(diào)為人們創(chuàng)造舒適環(huán)境的同時 卻 又帶來了隱患?！翱照{(diào)病”患者逐漸增多 ,造成這樣原因 的就是中央空調(diào)通風(fēng)管道的 并 不能得到及時清洗 ，這 讓 人體健康 受到了 極大 傷 害。另一 個 方面的影響是不 潔 凈的空調(diào)風(fēng)管還會讓 制冷效果下降 ,使得 大量的能源 被 浪費。故制造中央空調(diào)風(fēng)管清洗機器人 目前 刻不容緩。 本文 闡述 了國內(nèi)外中央空調(diào)清潔機器人的發(fā)展 狀況 ， 講明 了本課題的研究背景 及 意義， 進行 了中央空調(diào)風(fēng)管清洗機器人的 機械結(jié)構(gòu)的 研究設(shè)計，并針對現(xiàn)存情況 ,本文研制出一種具有自適應(yīng)可調(diào)型空調(diào)風(fēng)管清掃機器人 ,通過更換不用的刷頭 及履帶足自變位系統(tǒng) 機器人能夠滿足方管、圓管管道的清掃工作要求。通過履帶足 上的電磁鐵的通斷電 能夠?qū)崿F(xiàn)水平與垂直上升的工作要求。 通過 所設(shè)計的中央空調(diào)風(fēng)管清洗機器人最終實現(xiàn)了不同管徑、不同管道的清洗工作，完成了自適應(yīng)功能，實現(xiàn)了機器人小型化、輕量化的要求，更適應(yīng)目前國內(nèi)的發(fā)展形勢。 關(guān)鍵詞 ： 自適應(yīng) ； 結(jié)構(gòu)設(shè)計 ； 受力分析 大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） Ⅱ of a of is t is of a of is of is of at of of in of a of by t to a of of to CD of of of to of 疆大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） Ⅲ 目 錄 摘要 ....................................................................... Ⅰ .................................................................. Ⅱ 目錄 ....................................................................... Ⅲ 1 緒論 ...................................................................... 1 發(fā)展現(xiàn)狀 ..................................................... 1 央空調(diào)管道清洗機器人的研究現(xiàn)狀 及 存在的弊端 ....................... 1 章小結(jié) ............................................................... 2 2 中央空調(diào)風(fēng)管清洗機人的整體設(shè)計 ............................................. 3 器人功能的總體設(shè)計方案 ............................................... 3 洗機器人的尺寸及參數(shù)要求 ............................................. 3 洗機器人的系統(tǒng)組成及功能 ............................................. 3 擬清洗機器人的工作狀態(tài) ............................................... 3 3 中央空調(diào)風(fēng)管清洗機器人 移動部分 的結(jié)構(gòu) 設(shè)計 ................................... 5 洗機器人整體尺寸大小的確定 ........................................... 5 器人移動方式的選擇 ................................................... 5 ............................................... 6 壁時靜態(tài)力學(xué)分析 ............................................... 6 壁時運動力學(xué)分析 ............................................... 7 ..................................................... 8 動電機的選擇 ................................................... 8 動電機 的選擇計算 ............................................... 9 器人履帶的強度校核 .................................................. 11 章小結(jié) .............................................................. 12 4 中央空調(diào)風(fēng)管清洗機器人 清洗部分 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 .................................. 13 清洗臂升降結(jié)構(gòu)的設(shè)計 ................................................. 13 清洗刷驅(qū)動電機的 確定 ................................................. 14 本章小結(jié) ............................................................. 15 5 機器人自適應(yīng)裝置的設(shè)計 及監(jiān)控設(shè)備的選擇 .................................... 16 帶足變位裝置 ........................................................ 16 頭更換裝置 .......................................................... 16 .................................. 17 章小結(jié) .............................................................. 17 6 機器人 工作時的受力分析 .................................................... 18 大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） Ⅳ .............................................. 18 ................................................ 19 器人在管道中移動時拖線阻力的分析 .................................... 20 機器人越障極限狀態(tài)分析 ............................................... 22 器人爬坡和跨越溝道能力的研究 ........................................ 24 器人在風(fēng)管內(nèi)轉(zhuǎn)彎時的通過性分析 ...................................... 25 器人在水平直角彎管的通過性分析 ................................ 25 器人在矩形管斜接彎頭的通過性分析 .............................. 26 器人在圓弧形彎頭的通過性分析 .................................. 27 器人轉(zhuǎn)彎半徑的研究 .................................................. 28 章小結(jié) .............................................................. 29 7 總結(jié) ..................................................................... 30 參考文獻 .................................................................... 31 致謝 ....................................................................... 32 大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） 1 1 緒論 計意義 及 發(fā)展現(xiàn)狀 隨著現(xiàn)代社會的發(fā)展，科技步入了人們的生活?？照{(diào)系統(tǒng)在人們的日常生活中已經(jīng)發(fā)揮了越來越重要的作用。中央空調(diào)系統(tǒng)控制著樓內(nèi)中空氣的更新代謝，被稱為“建筑物之肺”。而中央空調(diào)風(fēng)管管道在 清洗工作 中則會積 聚 許多 粉塵 或病菌及放射物等，這些對人體有害的 東西 在送風(fēng) 進行 中很容易的便 感 染了空氣，并且長期被人體吸入，會極大地危害 大 眾的 身體 。因 此，人們在要求提高生活質(zhì)量同時，對于提高工作及居住場所 的 環(huán)境質(zhì)量的呼聲也越來越 急迫 。正是因為這樣，中央空調(diào)風(fēng)管管道清洗行業(yè)也必將成為一個中國新興的 還將 有著巨大潛力的發(fā)展行業(yè)，對中央空調(diào)風(fēng)管清潔機器人的研究更是具有很高的社會價值及 其 商業(yè)價值。 在國外一些發(fā)達 的國家 ， 對于 中央空調(diào)風(fēng)管管道的 清潔 頒布了較為嚴格 的 使用期限及清洗法律 ,例如美國國家風(fēng)管管道清洗協(xié)會制定的行業(yè)標準《暖通管道空調(diào)系統(tǒng)的評估、清洗及修復(fù)標準》，而日本制定了《日本風(fēng)道管道清洗協(xié)會技術(shù)標準》。醫(yī)院、學(xué)校等需要每年清洗一次。類似的法律的產(chǎn)生完全可以 預(yù)見將來空調(diào)法將在世界各地開始實施。目前，許多發(fā)達國家均成立建設(shè)了中央空調(diào)風(fēng)管管道清洗協(xié)會 ,如美國、英國的、瑞典的等等 ,已 經(jīng) 形成了一個非常 具體 的行業(yè)。據(jù)數(shù)據(jù)統(tǒng)計 ,目前國際上生產(chǎn)通風(fēng)管道清洗機器人的公司已不下 20 家 ,如瑞典的 ,加拿大的 ， 美國的與韓國的，英國的等。一些比較成熟并且具有代表性的生產(chǎn)產(chǎn)品如圖 1 圖 1內(nèi) 中央空調(diào)管道清洗機器人的研究現(xiàn)狀 及 存在的弊端 相較于國外 ,我國目前中央空調(diào)的應(yīng)用正處于穩(wěn)步發(fā)展中。 2004 年我國第一臺風(fēng)管管道清 洗機器人由中科院蘭州分院研發(fā)成功。據(jù) 資料分析 ,其研制的清洗機器人樣機 實際 是根據(jù)矩形空調(diào)通風(fēng)管道的規(guī)格設(shè)計的 ,它具有對風(fēng)管管道內(nèi)污染情況實施觀察 、 在風(fēng)管管道中行走、對污染物及時進行清潔的功能。這之后管道清洗機器人行業(yè) 已經(jīng) 取得了較大的發(fā)展。如清華大學(xué)、浙江大學(xué)、東華大學(xué)、大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） 1 2 哈爾濱工業(yè)大學(xué)、深幼大學(xué)等 ,已經(jīng)取得一定的成果。而東華大學(xué)獨立研制的中國 的、 首個能完全擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的“自主變位 的 四履帶足機器人”如圖1示 ,此機器人憑借著 四個獨立的 的運動支腳 ,實現(xiàn)在空調(diào)管道內(nèi)靈活的 移動 ,還能完成如 越溝、 直立、爬坡等這 些高難度動作。而 舉升式 的清洗臂能適應(yīng)于各種尺寸 、各種管道 的風(fēng)管管道，同時自帶的彩色攝像頭則能夠讓操作 人 員隨時監(jiān)控著機器人的清掃效果?？筛鼡Q的清洗刷能夠適應(yīng)于各種形狀的管道并進行清 洗 。此機器人采用多電機驅(qū)動的技術(shù) ,從而 實現(xiàn)了結(jié)構(gòu)簡單 ,可靠性好優(yōu)點。 圖 1中央空調(diào)系統(tǒng)通風(fēng)管道一般選用圓管 ,使其易于清洗 ,并且各種形狀管道的尺寸規(guī)格等都有明確的標準 ,加上空調(diào)系統(tǒng)的維護與保養(yǎng)也較為到位 ,使得風(fēng)管內(nèi)臟亂程度相對于國內(nèi)較低 。 而國內(nèi)的風(fēng)管管道制作極為不規(guī)范 ,管道設(shè)計規(guī)格多 ,且經(jīng)常存在變徑的情況 ,再加上空氣質(zhì)量普遍較差 ,造成管道內(nèi)比較臟 ，造成清洗難度大。并且設(shè)備本身而言就很少針對中國的空調(diào)通風(fēng)管道的一些具體情況作出相適應(yīng)的設(shè)計 ,造成在國內(nèi)工作效果并不理想。另外國外的風(fēng)管管道清洗機器人設(shè)備價格較為昂貴 ,使得一般清洗服務(wù)單位實在很難承受。針對這些緊需改變的情況 ,本文研究設(shè)計出了一種自適應(yīng)型風(fēng)管管道清洗機器人 ,它實現(xiàn)了滿足各種形狀和尺寸的風(fēng)管管道的清掃工作的要求 ,并且本文還對其各種運動狀態(tài)及其受力情況進行了分析。 章小結(jié) 本章主要介紹了所選的課題的來源以及研究背景 ,闡明了 中央空調(diào)風(fēng)管管道污染所造成的嚴重性以及定期清洗的必要性 ,并且說明了目前國內(nèi)外中央空調(diào)通風(fēng)管道系統(tǒng)清洗狀況 ,引出了本課題的核心，即如何制造適應(yīng)于國內(nèi)中央空調(diào)風(fēng)管的清洗機器人，并說明了本次課題研究的主要內(nèi)容。 大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） 3 2 中央空調(diào)風(fēng)管清洗機人的整體設(shè)計 器人功能的總體設(shè)計方案 本文所研究并且設(shè)計的中央空調(diào)風(fēng)管清洗機器人所要完成的主要任務(wù)是實現(xiàn)不同規(guī)格的中央空調(diào)風(fēng)管的清掃及檢測工作。目前大部分風(fēng)管采用矩形管道 ,而圓形管道則是符合了我國中央空調(diào)送風(fēng)系統(tǒng)清洗行業(yè)達到規(guī)范化的趨勢 ,所以從現(xiàn)實和前景來綜合考慮 ,本文所研制的清洗機器人是有自適應(yīng)型結(jié)構(gòu)的機器人 ,這種結(jié)構(gòu)使它能夠在不同的形狀和尺寸的風(fēng)管中正常工作 ,同時也確保清洗機器人系統(tǒng)的靈活性、可靠性以及清洗作業(yè)裝置的高效率性 ,并要實現(xiàn)在此基礎(chǔ)上 ,盡可能的使整個設(shè)置實現(xiàn)小型化和操作方便合理化 ,要使其具備一定的轉(zhuǎn)彎、爬坡和越障能力。且為了實現(xiàn)風(fēng)管管道機器人的自適應(yīng)性 ,本文所研制的機器人采用履帶足變位裝置，通過連接桿的角度變化可以實現(xiàn)在矩形管和圓管中的清洗工作。通過更換底部履帶足與吸盤底則可以實現(xiàn)在水平管與垂直管中的行走。同時清掃臂舉升機構(gòu)采用 絲桿結(jié) 構(gòu)，通過電動機的正反 轉(zhuǎn)可以實現(xiàn)升高或降低。另外，通過清洗臂的刷頭轉(zhuǎn)化裝置則可以更換清洗刷，從而使該風(fēng)管清洗機器人能夠適應(yīng)各種不同類型和尺寸的管道。 洗機器人的尺寸及參數(shù)要求 為盡可能使整個系統(tǒng)小型化及操作合理方便 , 能夠穩(wěn)定運行并且具有一定的越障、和爬坡自適應(yīng)能力。順利完成清掃作業(yè)任務(wù)。現(xiàn)對清洗機器人系統(tǒng)提出以下性能參數(shù)指標： （ 1）機器人主體尺寸 340*292*156（ 2）清洗高度范圍： 200 （ 3）機器人自重： 6 （ 4）最大行走速度： 12m/ 5）最大爬坡角度： 30° （ 6）最大工作行程： 30m （ 7）驅(qū)動方式：直流電機 （ 8）行走方式：履帶式 （ 9）最小回轉(zhuǎn)半徑： 146 （ 10）工作時間：≥ 8小時 （ 11）控制方式：電纜線連接清洗機器人傳輸信號 洗機器人的系統(tǒng)組成及功能 為保障清洗機器人能夠順利、高效的完成清洗任務(wù)。于是機器人具有以下功能模塊： （ 1）移動模塊 ； （ 2）清洗模塊 ； （ 3）控制模塊 ； （ 4）驅(qū)動模塊 ； （ 5）監(jiān)控模塊 ； （ 6）自適應(yīng)模塊 ； 擬清洗機器人的工作狀態(tài) （ 1）根據(jù)所給出需清洗 管道 的建筑圖紙 ,根據(jù)實際情況制定詳細的清洗方案 。 （ 2）在適當位置開施工口 ,放入風(fēng)管清洗機器人 。 大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） 4 （ 3）根據(jù)矩形管或是圓管，更換相適應(yīng)的清洗刷。另外還需要調(diào)節(jié)履帶足的角度，使之實現(xiàn)自適應(yīng)性。通過連接桿可以改變履帶足的角度，使之適應(yīng)于圓管。 （ 4）根據(jù)水平管道或垂直管道，可以將底部履帶足 上的電磁鐵通電 ，將機器人的水平運動改為垂直運動，實現(xiàn)自適應(yīng)性。 （ 5）在機器人行走的過程中，工作人員可以通過監(jiān)控攝像頭確定機器人的工作狀態(tài)并進行及時的調(diào)整。 章小結(jié) 本章主要介紹了本文所設(shè)計的中央空調(diào)風(fēng)管清洗機器人總體設(shè)計方案 ,提出 了其具體參數(shù)及工作指標 ,并闡述了管道機器人各個組成單位間的關(guān)系及主要作用及各模塊的功能。 大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） 5 3 中央空調(diào)風(fēng)管清洗機器人 移動部分 的結(jié)構(gòu)設(shè)計 洗機器人整體尺寸大小的確定 要完成機器人的自適應(yīng)性，則要保證他在各種尺寸的管道中能夠正常工作，根據(jù)實際情 況而言，機器人較容易出現(xiàn)不能正常工作的地方即卡死的地方是直角彎管。 圖 3a） 圖 3b） 計算機器人通過率時，需計算兩種極限情況。 第一種如圖 3a）所示，當機器人的前后兩端處于彎管的直管部分時， 機器人的寬度 d 及長度 L 應(yīng)滿足下式： m a / 2 ) c o s 4 5 ( / 2 )( / 2 ) s i n 4 5 ( / 2 ) c o s 4 5d R D R R D ? ? ? ? ????? ? ? ? ? ? ???（ 3 要使 (R+D/2)— （ ）＞ 0，則彎管曲率半徑 L 與空調(diào) 風(fēng)管管道直徑 ＜ 3,而在實際生活彎管曲率半徑通常大于 3m，風(fēng)管直徑小于 600 所以第一種情況可以排除。 第二種如圖 3b）所示，當機器人的前后兩端處于彎管的彎管部分時， 機器人的寬度 d 及長度 L 應(yīng)滿足下式： 22m a / 2 ) ( / 2 ) R D ???? ? ? ? ???（ 3 由這兩個公式，將機器人長度 L、管道寬度 D、及機器人寬度 d 代入式中，可得機器人長度最大長度 L≤ 513 綜合考慮機器人的性能且要實現(xiàn)小型化，故最終確定尺寸為 340× 294×156（ 器人移動方式的選擇 目前國內(nèi)外的中央空調(diào)風(fēng)管清洗機器人的移動實現(xiàn)形式主要采用車輪式、腿足式、履帶式、蛇行式等 ,根據(jù)具體情況的不同來分別選用合適的移動機構(gòu)。其中車輪式、腿足式和履帶式這三種移動方式較為實用，因為它們結(jié)構(gòu)簡單、易于大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） 6 安裝與控制，故應(yīng)用也最多的。本文為了優(yōu)選移動方式 ,對這三種移動方式的優(yōu)勢劣勢進行了對比。詳情見下表 3 表 3輪式、履帶式、腿足式移動方式的比較 移動方式 車輪式 履帶式 腿足式優(yōu)點結(jié)構(gòu)簡單、移動速度快、操作靈活方便著地面積大、承載能力強、運動平穩(wěn)性高，適用于多種路面自適應(yīng)性較強、越障能力強、對路面的接觸能力較強缺點著地面積小、越障能力不強、爬坡能力較弱、平穩(wěn)性不強結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，履帶較容易磨損行走速度慢 、結(jié)構(gòu)較復(fù)雜、效率低行走原理兩側(cè)履帶由獨立電機驅(qū)動來實現(xiàn)清洗機器人的移動有多個腳盤進行反復(fù)吸附、脫落而進行移動裝配多個車輪，每個車輪有獨立的電機驅(qū)動根據(jù)這三種行走方式綜合考慮，本文的中央空調(diào)風(fēng)管清洗機器 人選用履帶足行走機構(gòu)。因為履帶式行走機構(gòu)具有較大的穩(wěn)定性 ,支撐面積大 ,越障能力較強 ,符合本文的多適應(yīng)性原則。本文中履帶式行走機構(gòu)由兩個各裝有一個驅(qū)動電機的履帶足控制移動。通過點擊的正反轉(zhuǎn)及單個電機的驅(qū)動就可以實現(xiàn)機器人的前進、后退及轉(zhuǎn)彎。 器人履帶爬壁的力學(xué)分析 根據(jù)本文設(shè)計的設(shè)計方案、設(shè)計指標以及設(shè)計準則，這一節(jié)進行相適應(yīng)的力學(xué)分析，確保機器人能夠完成設(shè)計目標，實現(xiàn)設(shè)計目的。并且為下一節(jié)的結(jié)構(gòu)設(shè)計提供必要的設(shè)計參數(shù)。 本文采用靜電吸附原理實現(xiàn)機器人的爬壁運動。靜電吸附是指對導(dǎo)電電極施加高壓靜電從而 在電極上產(chǎn)生出大量自由電荷，利用自由電荷所激發(fā)的高壓強電場促使吸附單元磁化，進而實現(xiàn)吸附。以鋁箔為吸附電極，兩端覆以絕緣層，防止電荷流失及受外界環(huán)境影響。 要實現(xiàn)在垂直壁面上的運動，要完成“吸附”、“移動”這兩方面。首先，根據(jù)“爬壁”這一特性來進行力學(xué)分析，為了使機器人能夠在垂直壁上行走，需要對垂直避免上的近期人進行靜態(tài)的受力分析：其次，要對其移動狀態(tài)進行受力分析，用來確定電機的轉(zhuǎn)矩及履帶輪的設(shè)計，確定電機的型號及參數(shù)，進而進行設(shè)計。 壁時靜態(tài)力學(xué)分析 由于機器人在垂直壁面上的失效形式 是是沿壁面下滑，于是就此進行分析計算。計算極限條件，要使機器人剛好下滑，有以下計算： 大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） 7 ???????????? （ 3 由此式可推地： ??????????? ? （ 3 G — 爬壁機器人一半的重量， G=i — 壁面對履帶上一個吸附單元的支持力， N 履帶上一個吸附單元對壁面的吸附力， N ? — 一個吸附單元對壁面的摩擦力， ? =0.5 n — 單邊履帶上有吸附作用的個數(shù)， n=9 將數(shù)值代入，可得 ?即單個吸附單元對壁面產(chǎn)生的吸附力 ?由此可知，單個吸附單元的最小吸附力約為 7N，考慮到一些不確定因素，需要適當?shù)奶岣邫C器人與壁面的吸附力，但同時吸附力增大，會增大電機的輸出扭矩，導(dǎo)致爬壁機器人的體積增大，綜合考慮，采用的單個吸附單元最小吸附力為 F=15N。 由于吸附裝 置需要配套在同步帶上，所以其長度有一定的限制，但是考慮到吸附張志需要支撐整個爬壁機器人，所以希望吸附的長度盡可能長些，以保證爬壁機器人的穩(wěn)定性，所以按要求選擇的電磁鐵的長度接近同步帶的寬度為 37個電磁鐵的總體尺寸為 20× 35× 10標準的電磁鐵吸附力? ，故滿足爬壁的條件。 壁時運動力學(xué)分析 首先分析基本的單電極吸附模式，如圖 3示，為 使機器人在垂直壁面上運動，需要所選用的電機提供足夠 的動力，下面進行必要的計算，從而確定電機的參數(shù)及型號。 向上爬行 時 ，機器人單側(cè)的輸出力矩應(yīng)該克服履帶最下端的吸附單元的吸附力 G。（ H=機器人重心離 壁面 的距離，取 100 即 0??? 3 M ?? （ 3 式中 a— 吸附力與支持 力 的距離，取最大值 a=10附裝置寬度 a=20 大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） 8 所以 ? 機器人向下爬 行時的受力分析 清洗機器人向下運動時，相比向上運動時需要一個制動力矩來防止機器人下滑，做出受力分析：（ 0??? （ 3 此時可以很明顯的發(fā)現(xiàn)，相比之下，向上爬行的所需電機力矩更大一些。 故確定了此風(fēng)管清洗機器人的履帶足上最小吸附力 5N，履帶足上的電機所需的輸出轉(zhuǎn)矩 一段將根據(jù)這個選擇履帶中的電機。 器人履帶足的選擇 動電機的選擇 目前，國內(nèi)外一致將機器人驅(qū)動方式分為：電機驅(qū)動、液壓驅(qū)動、電磁驅(qū)動及氣動驅(qū)動等。橫向做出以下比較。 表 3動方式的比較 驅(qū)動方式 電機驅(qū)動 液壓驅(qū)動 氣動驅(qū)動優(yōu)點精度高、比較容易實現(xiàn)密封、有優(yōu)良的調(diào)速技能，對周圍環(huán)境要求較低，所需輔助設(shè)備較少，推力大、體積小、調(diào)速方便成本低、動作可靠、不發(fā)熱、無污染缺點推力較小、要完成大推力時，成本較高系統(tǒng)成本高、可靠性差、維修保壓麻煩推力較小，不能實現(xiàn)精準的中間位置調(diào)節(jié)，通常是兩個極限位置使用 綜合本課題所研究的中央空調(diào)風(fēng)管清洗機器人，要實現(xiàn)在密封狹小的工作環(huán)境中正常工作，又要實現(xiàn)小型化、輕量化且成本較低，完全可以滿足所需的工作條件，故最終選用電機驅(qū)動。 而電機驅(qū)動目前又分為交流電機、直流電機和步進電機。下面做出比較選擇： 大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） 9 表 3機驅(qū)動方式的選擇 電機驅(qū)動方式交流電機 直流電機 步進電機 伺服電機電機組成及工作原理主要分為同步電機和異步電機，定子繞組中通入三相電源時，定子繞組產(chǎn)生一個旋轉(zhuǎn)磁場造成鐵芯切割磁感線，鐵芯上產(chǎn)生電流，電流收到磁場力的作用，鐵芯旋轉(zhuǎn)定子磁鐵、轉(zhuǎn)子、換向器、電刷、機殼、軸承等構(gòu)成，通過轉(zhuǎn)子和換向器使電流方向隨轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動角度而變化，實現(xiàn)連續(xù)轉(zhuǎn)動分為永磁式（反應(yīng)式（混合式（工作原理：利用電子電路，將直流電變?yōu)榉謺r供電的，多相時序控制電流，用這種電流為步進電機供電，驅(qū)動器就是為步進電機分時供電的，多相時序控制器伺服電機又稱執(zhí)行電動機，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動機軸上的角位移或角速度輸出，分為直流和交流伺服電機兩大類主要特點沒有電刷與換向器，無需維修。但驅(qū)動電路復(fù)雜，價格高控制簡單、體積小、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩容易控制、效率高，啟動轉(zhuǎn)矩大直接用數(shù)字信號控制，與計算機接口簡單，壽命長，能量轉(zhuǎn)換效率低，易失步，過載能力弱當信號電壓為零時無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著扭矩的增加而勻速下降調(diào)速方法分為電壓控制與頻率控制。其中，異步電機采用電壓控制調(diào)速采用電壓控制方式，兩者成正比，轉(zhuǎn)矩控制采用電流控制方式，兩者成正比用控制脈沖個數(shù)來控制角位移量，從而達到精準定位的目的，同時可以通過控制脈沖頻率來控制電機轉(zhuǎn)動的速度和加速度，從而達到調(diào)速的目的調(diào)速方法由三種，調(diào)節(jié)電阻節(jié)電樞電壓節(jié)磁通的值根據(jù)本文的實際要求，要達到有較大的轉(zhuǎn)矩，且實現(xiàn)較為復(fù)雜的速度變化，具有較快的響應(yīng)能力，有較大的負載能力，且要對電機進行靈活的控制機 調(diào)速，故應(yīng)選擇控制類電機，根據(jù)本文設(shè)計的機器人索要滿足的結(jié)構(gòu)條件及所要適應(yīng)的工作環(huán)境綜合考慮，滿足這些要求的，即選用直流伺服電機。 動電機 的選擇計算 根據(jù)機器人的設(shè)計要求，我們選取機器人移動的最大速度為 2m/合考慮清洗機器人的安裝尺寸及性能要求等方面的因素，擬選定的同步帶輪的大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） 10 直徑為 d=45時，主動帶輪最大的轉(zhuǎn)速為： m 2 ??? ?（ 3 根據(jù)實際情況，設(shè) 電纜的質(zhì)量 管壁間的摩擦系數(shù) ? =時 拖動電纜所需 的 力 ???? ?。 而 爬坡阻力 為 ?式中， ? ， ? 為機器人最大爬坡角度， ? =30°。故爬坡阻力 慮到機器人在行走過程中還會遇到一些其它的阻力，故去總阻力為 02 ?則單個履帶足所需要提供的驅(qū)動力 為 35N，則單個履帶足最大的功率 為 ?? 。 則 驅(qū) 動 功 率 ： c ??? ( K A ） WP ?? ? （ 3 式中 ? — 帶輪的傳動效率， 由于電機與主動輪的傳動比是 ，故驅(qū)動電機的最高轉(zhuǎn)速m rn n ?? 根據(jù)驅(qū)動功率 L 型。查詢機械設(shè)計手冊，確定標準帶輪的外 徑 d=徑 ，齒數(shù)為 Z=30，節(jié)距 據(jù)機器人總體尺寸設(shè)中心距為a=250帶長 d 65320 ??? ?。按國標 11616 表 標準帶長為 線長 齒數(shù)為 130個齒。根據(jù)帶長反推可得出，帶輪間的中心距應(yīng)該為 a=251據(jù)機器人的綜藝設(shè)計結(jié)構(gòu)，取帶寬為37 此時還要進行驅(qū)動電機的扭矩計算， 故根據(jù)本文所設(shè)計的機器人的兩種運動狀態(tài)來確定履帶足最大的驅(qū)動力矩為 ? 2 表 3帶足 驅(qū)動電機的主要參數(shù) ： 額定電壓 24v 轉(zhuǎn)速 50~200機尺寸 36*63（ 出 軸直徑 6出軸長 15 功率 約 30W 扭矩 約 m ???（ 3 ?????? 22 6(?大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） 11 顯然 ? 故此電機可以滿足本文設(shè)計的清洗機器人所需的驅(qū)動功率及轉(zhuǎn)矩。 器人履帶的強度校核 選取同步帶時為了滿足上面所需要固定的吸附單 元，故選帶寬為 37 m a 0 ?? ??? （ 3 經(jīng)查詢與計算， v /30~25/a x ???，滿足條件。 同步帶傳動時，帶齒受力情況有剪切應(yīng)力，帶齒及帶輪之間的摩擦磨損，同時，在同步帶傳動力矩是，同步帶在進入主動輪還會受到拉應(yīng)力。故，同步帶的失效形式有以下幾種： （ 1） 同步帶受拉應(yīng)力一起疲勞斷裂 （ 2） 帶齒斷裂 （ 3） 帶齒工作面被磨損，失去有效的工作面 通過研 究與查詢，當同步帶工作時，并且?guī)С贼~帶齒輪嚙合齒數(shù) 6?，同步帶的帶齒剪切強度會大于抗拉強度。在現(xiàn)代加工工藝中，同步帶的耐磨性有了長足的進步，故先暫時不考慮帶齒失效的現(xiàn)象。在本文的正常工作條件下，同步帶的失效形式是在拉應(yīng)力作用下的疲勞斷裂。所以要用同步帶的抗拉強度作為設(shè)計準則。 在同步帶張緊且不打滑的情況下，及同步帶與同步輪嚙合處，剛好是同步帶入彎點，這樣可以是剪切應(yīng)力沿同步帶的平面方向，方便進行計算。 進分析可得，同步帶齒所受 的力是輪齒作用給帶齒的剪切力 r ?（ 3 同步帶所受到的拉應(yīng)力近乎等于剪切力，即 41' ??? （ 3 經(jīng)計算，履帶的拉應(yīng)力總是小于許用拉應(yīng)力 則可得出結(jié)論，在正常的工作條件時，本文所設(shè)計的同步帶并不會出現(xiàn)斷裂的情況。 最終設(shè)計出來的履帶機構(gòu)如下圖所示： 大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） 12 章小結(jié) 本章對機器人各部分結(jié)構(gòu)進行了分析和確定 ,主要包括移動機構(gòu)、即履帶的水平及爬壁方式進行了設(shè)計和選用。移動機構(gòu)確定了移動方案和驅(qū)動方式 ,并選擇出相應(yīng)的驅(qū)動電機。最后進行了一系列的受力分析及強度計算，經(jīng)計算，所設(shè)計的移動機構(gòu)滿足所需要求。 大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） 13 4 中央空調(diào)風(fēng)管清洗機器人 清洗部分 的結(jié)構(gòu)設(shè) 計 清洗機器人要完成清洗風(fēng)管的正常清洗工作，清洗部分的設(shè)計必不可少。清洗裝置包括清洗臂、清洗臂升降機構(gòu)、清洗刷。下面就進行設(shè)計及計算，通過清洗臂及升降機構(gòu)來適應(yīng)不同尺寸的風(fēng)管管道，再通過清洗刷的旋轉(zhuǎn)運動時毛刷與管壁接觸，從而完成正常的清洗工作，確保清洗的效率及質(zhì)量。 清洗臂升降結(jié)構(gòu)的設(shè)計 目前，運用在清洗機器人舉升機構(gòu)上的結(jié)構(gòu)主要有螺桿滑塊結(jié)構(gòu)。實現(xiàn)升降的步驟是：螺桿在電機的帶動下作順時針或著逆時針旋轉(zhuǎn) ,這時螺桿上的滑塊沿著螺桿左右移動，接著通過支撐桿把清洗臂升起或是降落。而在實際清洗過程 中 ,清洗臂的調(diào)節(jié)角度不宜過度 ,所實現(xiàn)的最大舉升高度約為 臂長 ,這種舉升機構(gòu)并不是適應(yīng)于目前我國國內(nèi)還沒有進行規(guī)范的風(fēng)管管道。所以本文所采用的舉升機構(gòu)是絲桿滑塊機構(gòu)，符合本文所涉及的機器人輕量化、小型化的要求，并且能夠通過更滑清洗刷完成不同尺寸風(fēng)管管道的清洗工作。 本文設(shè)計的升降機構(gòu)類似于卡車自卸車的舉升機構(gòu)，由支撐板、連接桿、絲桿及萬向輪構(gòu)成。能夠?qū)崿F(xiàn)舉升角度為 40°，舉升高度為 200使清洗機器人具有了更大的清洗范圍，能夠適應(yīng)不同尺寸的風(fēng)管管道。 現(xiàn)在進行簡單地設(shè)計計算，絲桿的設(shè)計計算： ? ? ? ? 30333 5 0 0 0 5 0 0 0 0 d ?? ?? （ 4 此時 1400 ?A,故絲桿直徑 ，取絲桿直徑 ? 并由此可知，絲桿滑塊舉升機構(gòu)各部分的零件直徑只需大于 可完成舉升運動所需的強度條件。 現(xiàn)在電機的扭矩計算，由 結(jié)構(gòu)設(shè)計可知，此電動機僅僅用于清洗臂的舉升機構(gòu)的升降。 它需要克服的力包含清洗臂的重量，舉升機構(gòu)的重量及清洗工作進行時的阻力，本文設(shè)計的小車為實現(xiàn)輕量化的原則，清洗臂及舉升機構(gòu)的自身重力都不大，所選用的 30W 直流電機能夠滿足清洗要求。 為留有安全余量，現(xiàn)設(shè)電動機需舉起的力為 00? ，速度為 .1 ，絲桿轉(zhuǎn)速 則電動機所需的功率 0?? ，故電機所需扭矩 這個作為選電機的依據(jù)，根據(jù)前面表 3列電機選擇直流減速電機，故所選舉升機構(gòu)的電動機參數(shù)如下： m 3 ? ?T ??? 0大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） 14 表 4洗臂 驅(qū)動電機的主要參數(shù) ： 額定電壓 24v 轉(zhuǎn)速 50~200機尺寸 36*63（ 出軸直徑 6出軸長 15 功率 約 30W 扭矩 約 m 由于機器啟動時的動載荷和運轉(zhuǎn)中可能出現(xiàn)的過載現(xiàn)象，所以應(yīng)當按軸上的最大轉(zhuǎn)矩最為聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩 按下式計算： （ 4 式中： T — 公稱轉(zhuǎn)矩， 工作情況系數(shù)，查機械設(shè)計表 14 A故 ? 照 ? ? （ 4 條件由聯(lián)軸器標準中選定該聯(lián)軸器型號為 00中的 ??T 為該型號聯(lián)軸器的許用轉(zhuǎn)矩，經(jīng)查詢計算機比較得 ? ? ?? 4接著校核最大轉(zhuǎn)速，被連接軸的轉(zhuǎn)速 n 不應(yīng)超過所選聯(lián)軸器允許的最高轉(zhuǎn)速 即 m 000m a x rn n ?? 設(shè)計如圖 4示： 圖 4清洗刷驅(qū)動電機的確定 對于清洗工作，清洗刷與管道的契合度是一個很重要的因素。機器人進行清掃工作時 ,清洗刷處于高速旋轉(zhuǎn)的狀態(tài)中 ,刷毛掃過邊角以及與管壁的摩擦都會受到較大的阻力矩 ,如果毛刷驅(qū)動電機功率不夠就會因扭矩不足而停止轉(zhuǎn)動 ,時間一長甚至?xí)龤щ姍C。因此在清洗刷機構(gòu)的設(shè)計中我們需要選用一個功率和轉(zhuǎn)速都符合要求的毛刷驅(qū)動電機。 本文通過測量毛刷旋轉(zhuǎn)所需扭矩來確定驅(qū) 動電機參數(shù)。如圖 4示 ,扭矩,F 為毛刷在工作過程中所需的穩(wěn)定的驅(qū)動力 ,R 為毛刷軸半徑。對于一個已知的清洗刷頭 ,R 可以直接用尺量出 ,我們只需要測出 F 的大小 ,就可以計算大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） 15 出所需扭矩 M 。可以采用如下模擬的方法來測量將一條繩子系在彈簧秤上 ,然后將繩子的另一頭繞在毛刷軸之上 ,并確保繩與軸之間不產(chǎn)生相對滑動 ,開始進行實況模擬 ,將毛刷放置于管道內(nèi) ,固定其中心軸的位置 ,拉動彈簧秤使毛刷產(chǎn)生平穩(wěn)轉(zhuǎn)動 ,此時彈簧秤的數(shù)值即為 F 的大小。 圖 4將測出的數(shù)據(jù)帶入 里 計算出能使毛刷在一般情況下正常平穩(wěn)運轉(zhuǎn)的驅(qū)動電機輸出扭矩為 ? 為了保證基本的清洗要求 ,根據(jù)實際情況選取 毛刷驅(qū)動電機轉(zhuǎn)速 000 計算。 此時電機功率可以通過下式求出 ： 5 01 00 5 0 ???? （ 4 由于電機在實際傳動過程中會損失一部分功率 ,因此我們選擇電機的功率 要大于這個數(shù)值 ,綜合考慮到電機的性價比和安裝尺寸等 ,最后選擇型號為57 表 4洗刷 驅(qū)動電機的主要參數(shù) ： 額定電壓 24v 轉(zhuǎn)速 3000機長度 48（ 重量 600g 輸出軸長 15 功率 63W 扭矩 m 本章小結(jié) 本章對機器人 的清洗機構(gòu)進行了 設(shè)計和 計算 。確定了 清洗 方 案 ,并選擇出相應(yīng)的驅(qū)動電機 ，完成了 清洗機構(gòu)包括清洗臂舉升機構(gòu)和清洗刷機構(gòu)的設(shè)計 ,并且選定了毛刷驅(qū)動電機 ， 滿足機器人工作環(huán)境的需要。 大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） 16 5 機器人自適應(yīng)裝置的設(shè)計 及監(jiān)控設(shè)備的選擇 由于目前國內(nèi)中央空調(diào)風(fēng)管既有矩形管道又有圓形管道 ,且設(shè)計制造并不規(guī)范 ,使得風(fēng)管的尺寸大小各不相同。為了提高其實用價值 ,機器人必須具備自適應(yīng)的 功能。本文所設(shè)計的管道機器人主通過履帶足變位裝置和刷頭更換裝置來實現(xiàn)對各種不同形狀和尺寸管道的適應(yīng)功能。 通過攝像機進行實時監(jiān)控。 帶足變位裝置 本文 所設(shè)計的機器人既要在矩形管道內(nèi)運行又要能工作于不同管徑的圓形管道 ,因此機器人移動機構(gòu)應(yīng)能根據(jù)管徑不同進行相應(yīng)的調(diào)整 ,使履帶足面可以與圓形管壁充分接觸 ,保證機器人有足夠的牽引力和其工作的穩(wěn)定性。本文所設(shè)計的機器人采用履帶足變位裝置實現(xiàn)這個要求 ,每個履帶足形成一個整體 ,通過擺腿與機器人本體相連如圖一所示 ,根據(jù)當前管道情況手動調(diào)節(jié) 履帶足間的套筒裝置，從而調(diào)節(jié) 兩側(cè)擺腿的張開角度 ,使管道機器人實現(xiàn)適應(yīng)不同直徑圓管的功能。圖 5 所示為機器人通過調(diào)整擺腿角度適應(yīng)不同管徑管道的示意圖 ,調(diào)節(jié)履帶足的的張開角度 ,使機器人履帶足面與圓形管壁始終保持充分良好的接觸 ,而保證機器人具有足夠的牽引力和附著力。 圖 5應(yīng)不同管徑示意圖 圖 5筒裝置 履帶足變位裝置如圖 5示 ,在機器人進入管道前 ,操作者事先根據(jù)管道的實際情況 ,調(diào)節(jié) 兩履帶間的套筒裝置 ,通過連桿、 螺 桿和擺腿的一系列傳動 ,使得機器人的兩個履帶足橫向張開 ,水 平距離增大 ,就可以使履帶足面與不同內(nèi)徑的管壁保持充分接觸 ,實現(xiàn)其自適應(yīng)功能 。 頭更換裝置 機器人在進入管道前 ,需要根據(jù)當前管道的形狀和尺寸安裝上相適應(yīng)的刷頭。由上一章我們可知矩形管毛刷軸線與機器人行進方向垂直 ,毛刷對稱于機器人的中線并分列兩側(cè)圓形管毛刷軸線與機器人行進方向一致 ,并且處于管道的正中心。對這兩種情況進行綜合協(xié)調(diào) ,本文中設(shè)計出一種既可適用于圓形管道又可用于矩形管道的管道清洗機器人刷頭更換裝置 ,可方便地根據(jù)管道情況更換刷頭。 刷頭更換裝置如 下 圖所示 ,電機處于機器人清洗臂中線位置 ,且輸出軸方 向與前進方向一致。當需要安裝矩形管刷頭時 ,只用裝上一堆換向錐齒輪和一根雙輸大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） 17 出軸 ,即可在兩邊安裝毛刷 ； 同時要更換成圓形管刷頭也十分方便 ,只需卸下上述裝置 ,在前方裝上一根輸出軸并用聯(lián)軸器與電機輸出軸相連即可。圖 5 5別為矩形管和圓形管毛刷安裝形式。 圖 5形管毛刷清洗 裝置 圖 5形管毛刷清洗 裝置 央空調(diào)風(fēng)管清洗機器人照明和檢測裝置 機器人采用攝像頭作為視頻輸入設(shè)備 ,如圖 5于中央空調(diào)管 道內(nèi)部的 光線較暗 ,機器人要檢測管內(nèi)的狀態(tài) ,必須攜帶照明設(shè)備 ,像頭 才能正確有效的工作。照明設(shè)備采用冷光源照明燈 ,亮度高 ,長時間工作不會 發(fā)熱 ,適合在黑暗管道環(huán)境中使用。 圖 5色攝像機 機器人工作時需要在外監(jiān)控管道內(nèi)的狀況 ,清掃完成后 ,也要利用機器人自身攜帶攝像機拍攝風(fēng)管清洗后的情況 ,作為清洗效果評定依據(jù)。該機器人前后端均裝有攝像機及照明系統(tǒng)如圖 5示 ,采用圖像處理技術(shù) ,監(jiān)控機器人的工作狀況并對管道進行檢測及探傷。由于 有固定像元結(jié)構(gòu) ,所以 色攝像機不但具有體積小、重量輕、 耗電少、壽命長、可靠性強、成本低等優(yōu)點 ,而且靈敏度和分辨率都很高 ,大大超過了電子束彩色攝像機。 章小結(jié) 本章主要介紹了機器人自適應(yīng)型裝置的設(shè)計 ,詳細描述了履帶足變位裝置和刷頭更換裝置的結(jié)構(gòu)、特征和作用原理。機器人通過這些裝置并配合清洗臂的升降和伸縮功能 ,來適應(yīng)各種不同形狀和尺寸的空調(diào)管道。同時給出了具體的效果示意圖 及選用的彩色攝像機圖片。 大學(xué)畢業(yè) 論文 設(shè)計（論文） 18 6 機器人 工作時的受力分析 國內(nèi)風(fēng)管的設(shè)計制造和安裝并不規(guī)范 ,在實際應(yīng)用中經(jīng)常會發(fā)生管徑或尺寸大小改變 ,出現(xiàn)彎角、障礙和坡度等情況。為了保證機器人正常穩(wěn)定的工 作 ,我們有必要研究機器人在管道內(nèi)的各種運動狀態(tài) ,并對其進行受力分析 ,進而確定出合理優(yōu)化的結(jié)構(gòu)參數(shù)和對機器人動力系統(tǒng)的具體要求。 器人移動機構(gòu)動力學(xué)分析 該機器人采用雙履帶式移動機構(gòu) ,兩側(cè)的履帶分別由一個單獨電機驅(qū)動 ,而履帶式移動機器人能夠行走必須要滿足兩個條件 ： ①驅(qū)動裝置牽引力必須大于或等于行駛中所受到的阻力之和 ,以提供足夠的前進動力 。 ②牽引力必須小于或等于管壁與履帶之間的附著力 ,使其不會打滑。由于履帶式移動機構(gòu)在地面運動時 ,即使只裝有一對主從動帶輪 ,仍然保持整個履帶面都與地面接