新型载体高楼壁面清洗机器人

摘要

使用壁面清洗机器人进行高层建筑壁面自动清洗，其关键技术为机器人的载体方式及清洗技术。本文研究的目的是设计一种更可靠，适应面更广的高层建筑清洗作业系统，以提高清洗效率，彻底改善清洗人员的工作条件，该机器人因此具有极高的推广应用价值。 本文作者通过查阅大量国内外文献资料，对国内外爬壁机器人包括壁面清洗机器人的技术研究现状进行系统分析，提出一种新型的载体方式，并基于技术实现的考虑，深入分析了该机器人在理论和实际开发中存在的技术难点，研制了串联索控壁面清洗机器人。所研制的机器人具有较强的楼面适应能力，清洗效率高，清洗效果好，节约用水，可靠性高等特点。 串联索控方式的壁面清洗机器人由载体机构、清洗机构、张力控制机构三部分组成，清洗机构又包括清洗作业装置、风机推进装置、液压顶起装置、底轮机构。本文进行了该清洗机器人的结构设计，并在此基础上对机器人进行了运动分析及上行工作过程中的动力学分析，充分考虑了高空风力的作用，提出了机器人运行走偏的补偿方法。 另外，对壁面清洗机器人的控制方案进行了初步研究。根据机器人的结构及运动特点，采用分布式控制方式，并对主要硬件进行了选型，保证了清洗机器人系统整体可靠性、实用性。 机器人载体方式一直是爬壁机器人亟待解决的问题，本文有针对性地对串并联索控方式进行了分析，为此类载体方式机器人的设计提供了理论依据，对其他类型的机器人设计也有一定的借鉴作用。

目录

文摘

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第一章绪论

1.1课题研究背景

1.2爬壁机器人的分类及特点

1.3国外爬壁机器人载体方式的发展概况

1.3.1真空吸附式爬壁机器人发展概况

1.3.2磁吸附爬壁机器人发展概况

1.3.3其他类型的爬壁机器人发展概况

1.4国内爬壁机器人发展状况

1.5壁面清洗技术发展概况

1.6爬壁机器人载体技术总结及课题提出

第二章清洗机器人总体方案设计

2.1引言

2.2并联索控方式

2.3.1方案一的总体形式

2.3.2钢丝绳拉索的受力分析计算

2.3.3钢丝绳变形量的计算

2.3.4改变钢丝绳拉索与本体连接方式

2.3串联索控方式

2.3.5清洗机构

2.3.6载体机构

2.3.7张力控制机构

2.4小结

第三章机器人清洗机构设计

3.1引言

3.2Pro/ENGINEER软件在机器人设计中的应用

3.3清洗作业装置设计

3.3.1传动方案

3.3.2滚刷结构

3.3.3滚刷转速

3.3.4滚刷载荷分析

3.3.5清洗供水方案

3.4风机推进装置设计

3.3.6静态下风对清洗本体的影响

3.3.7风机推力原理及其选型

3.5液压顶起装置设计

3.3.8液压顶起回路

3.3.9液压缸设计

3.6本体底轮设计

3.7清洗机器人性能及结构参数

3.8清洗工艺分析

3.9小结

第四章清洗机器人运动及动力分析

4.1引言

4.2钢丝绳拉索的选择

4.3拉索振动特性

4.4拉索共振风速

4.5清洗本体运动分析

4.6清洗本体动力学分析

4.3.1牵引力学模型

4.3.2微分方程解法简介

4.3.3振动与张力的仿真分析

4.7小结

第五章清洗机器人控制系统

5.1引言

5.2系统功能

5.3控制系统硬件方案

5.3.1载体子系统

5.3.2清洗子系统

5.3.3张力控制机构子系统

5.4系统硬件配置

5.5提高系统可靠性措施

5.6小结

第六章结论

参考文献

论文作者硕士期间发表论文和参与的科研项目

致谢