吸附式爬壁清洗機(jī)設(shè)計(jì)-履帶式爬壁機(jī)器人【三維PROE】【8張CAD圖紙、說明書】【YC系列】

吸附式爬壁清洗機(jī)設(shè)計(jì)-履帶式爬壁機(jī)器人【三維PROE】【8張CAD圖紙、說明書】【YC系列】,三維PROE,8張CAD圖紙、說明書,吸附,式爬壁,清洗,設(shè)計(jì),履帶式,機(jī)器人,三維,proe,cad,圖紙,說明書,仿單 吸附式爬壁清洗機(jī)設(shè)計(jì)吸附式爬壁清洗機(jī)設(shè)計(jì)答辯人：趙毅俊指導(dǎo)老師：歐陽(yáng)華兵課題的主要技術(shù)要求：課題的主要技術(shù)要求：清洗機(jī)壁面移動(dòng)速度：11-15m/min；越障高度：50 mm；本體重量：30 Kg；負(fù)載能力：15 Kg；作業(yè)高度：0100 m；作業(yè)功能：可進(jìn)行8 mm 以上厚度的玻璃幕墻的清洗作業(yè)；吸附方式：真空吸附方式；一 選題背景及其意義機(jī)器人是人類二十一世紀(jì)的偉大發(fā)明之一，是傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)學(xué)與近代電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息科學(xué)和傳感技術(shù)等多學(xué)科綜合性高科技產(chǎn)物，它是一種仿人操作、高速運(yùn)行、重復(fù)操作和精度較高的自動(dòng)化設(shè)備，機(jī)器人技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，不但使傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究發(fā)生根本性的變化，而且將對(duì)人類的社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為當(dāng)代應(yīng)用最廣泛、發(fā)展迅速的高科技產(chǎn)業(yè)之一。機(jī)器人作為高科技領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，將成為二十一世紀(jì)各國(guó)爭(zhēng)奪的經(jīng)濟(jì)技術(shù)的制高點(diǎn)。隨著城市現(xiàn)代化發(fā)展，特別是高層建筑的興起，以玻璃壁面為代表的壁面結(jié)構(gòu)逐漸演繹成華麗的“城市外衣”，由此衍生出繁重的壁面清洗任務(wù)，并且許多國(guó)家已經(jīng)對(duì)建筑壁面的清洗要求做出了明確規(guī)定。另一方面，越來越奇特的建筑結(jié)構(gòu)使清洗的難度越來越大，甚至采用傳統(tǒng)的清洗方法已無(wú)能為力。然而，在社會(huì)文明高度發(fā)展的今天，人們對(duì)生命安全越來越重視，要求停止使用蜘蛛人的呼聲已不絕于耳，因此人們期待新的具有人性化的清洗方式出現(xiàn)在高層建筑墻面清潔工作中，爬壁清潔機(jī)得到了廣泛關(guān)注，它將人類從繁重、危險(xiǎn)的高樓清洗工作中解放出來，它憑借能夠成為高空極限作業(yè)的一種自動(dòng)機(jī)械裝置的優(yōu)良特性，越來越受到人們的重視。爬壁清洗機(jī)能有效降低高層建筑的清洗成本，提高清潔效率，同時(shí)也推動(dòng)了清洗業(yè)的發(fā)展，帶來相當(dāng)?shù)纳鐣?huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益。本課題主要設(shè)計(jì)一種履帶吸盤式爬壁清洗劑，采用履帶式移動(dòng)方式，雙履帶和車體構(gòu)成機(jī)器人的基本框架；真空吸盤式吸附方式加以完善的配氣系統(tǒng)，可為清洗機(jī)提供足夠的吸附力。吸盤式結(jié)構(gòu)克服了現(xiàn)有爬壁機(jī)器人結(jié)構(gòu)上的缺點(diǎn)與不足，提高了爬壁機(jī)器人的實(shí)用性能。因此，本課題的研究具有較高的科研價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。二文獻(xiàn)綜述（國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)）爬壁移動(dòng)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于維護(hù)、檢查、消防、救援、清洗、情報(bào)和國(guó)防領(lǐng)域等，必將為人類帶來巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都投入大量人力物力，積極進(jìn)行其理論和技術(shù)研究，如日本、美國(guó)、英國(guó)、俄羅斯、德國(guó)、奧地利、西班牙等國(guó)相繼研制出一些各具特色的爬壁移動(dòng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。我國(guó)在國(guó)家自然基金和863計(jì)劃的大力支持下，從上世紀(jì)90年代中期也相繼開發(fā)出一些爬壁移動(dòng)機(jī)器人樣機(jī)。爬壁移動(dòng)機(jī)器人是一種能夠在垂直壁面進(jìn)行移動(dòng)作業(yè)的極限作業(yè)機(jī)器人，世界機(jī)器人大國(guó)日本在極限作業(yè)機(jī)器人研究方面尤為積極。早在1966年，在大阪府立大學(xué)工學(xué)部任講師的西亮利用電風(fēng)扇進(jìn)行側(cè)低壓空氣產(chǎn)生的負(fù)壓作為吸附力制作了一臺(tái)垂直壁面移動(dòng)機(jī)器人的原理樣機(jī)。1975年，已經(jīng)身為宮崎大學(xué)工學(xué)院部教授的西亮又制作了以實(shí)用化為目標(biāo)的二號(hào)樣機(jī)，這是個(gè)單吸盤結(jié)構(gòu)、靠輪子行走的壁面移動(dòng)機(jī)器人。此次以后各國(guó)著名的大學(xué)、研究所、公司紛紛投入力量廣泛開展用于極限作業(yè)的壁面移動(dòng)式機(jī)器人的研究。相對(duì)國(guó)外，我國(guó)研究和開發(fā)機(jī)器人始于七十年代初期，國(guó)內(nèi)爬壁移動(dòng)機(jī)器人研究起步較晚。1975年在北京舉行的日本科技展覽會(huì)上，川崎重工業(yè)公司首先在中國(guó)展出了工業(yè)機(jī)器人，以此為起點(diǎn)，我國(guó)掀起了第一個(gè)研制機(jī)器人的浪潮。北京自動(dòng)化研究所、上海交大、沈陽(yáng)自動(dòng)化所、大連組合機(jī)床所。廣州機(jī)床所等十幾個(gè)單位紛紛開始研制機(jī)器人。目前高層建筑墻面作為高樓外防護(hù)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象越來越普遍，為了保證玻璃外觀的整潔美麗，就需要定期對(duì)玻璃表面進(jìn)行清洗，而大部分玻璃幕墻采用人工清洗作業(yè)。這種清洗方法是靠升降平臺(tái)或吊繩懸掛由人進(jìn)行玻璃幕墻的清洗，作業(yè)方式簡(jiǎn)單易行，但效率低且成本高，更重要的是高空環(huán)境條件惡劣易引發(fā)安全事故。隨著控制和機(jī)電技術(shù)的發(fā)展，壁面清洗機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。利用壁面清洗機(jī)器人作業(yè)將大大降低高層建筑的清洗成本，改善工人的勞動(dòng)環(huán)境，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，具有相當(dāng)?shù)纳鐣?huì)、經(jīng)濟(jì)意義和廣闊的應(yīng)用前景。玻璃幕墻爬壁清洗機(jī)器人的研制成功，將會(huì)實(shí)現(xiàn)清洗作業(yè)的自動(dòng)化，給清洗業(yè)帶來一次新的革命。三 研究?jī)?nèi)容3.1 吸附式爬壁清洗機(jī)基本工作原理吸附式爬壁清洗機(jī)主要由吸附部分、移動(dòng)部分和清洗部分組成。爬壁清洗機(jī)應(yīng)該具有一定的吸附能力，其產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于清洗機(jī)的重力，從而防止墜落，同時(shí)還應(yīng)具有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠使清洗機(jī)在壁面上自由移動(dòng)，并且有電機(jī)控制清潔頭旋轉(zhuǎn)，當(dāng)清洗機(jī)在壁面上移動(dòng)時(shí)能夠完成對(duì)壁面的清潔工作。3.2清洗機(jī)履帶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)爬行機(jī)構(gòu)要簡(jiǎn)單、高效、小型。使機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)直線移動(dòng)，保證機(jī)器人能夠按照地面操作人員的遙控進(jìn)行工作，用履帶與履帶輪相嚙合形成履帶的設(shè)計(jì)。圖1 三履帶輪平行履帶3.3清洗機(jī)吸附機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)；吸附機(jī)構(gòu)采用真空吸附技術(shù)，設(shè)計(jì)吸附機(jī)構(gòu)要能產(chǎn)生一定的吸附力，確保機(jī)器人工作過程中能安全可靠地吸附在工作壁面上。圖2 爬壁機(jī)器人受力示意圖3.4清洗機(jī)行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)清洗機(jī)的行走機(jī)構(gòu)能夠在壁面上完成直線移動(dòng)，并且能夠跨越高度為5厘米的障礙，并且在運(yùn)動(dòng)過程中實(shí)現(xiàn)清洗的目的。四四 研究研究方案方案4.1 總體方案爬壁清洗機(jī)本體主要包括吸附和移動(dòng)兩大部分，移動(dòng)部分由直線行走部分組成，將吸盤的真空吸附方式和履帶式移動(dòng)方式相結(jié)合，真空吸盤固定在柔性的履帶上，采用雙履帶對(duì)稱結(jié)構(gòu)，通過電機(jī)帶動(dòng)履帶運(yùn)行使清洗機(jī)能夠進(jìn)行直線運(yùn)動(dòng)，吸盤部分通過吸盤固定裝置固定在可以產(chǎn)生足夠大的吸附力，使清洗機(jī)能夠在爬行的過程中安全可靠地吸附在工作壁面上；控制系統(tǒng)主要任務(wù)是控制清洗機(jī)在壁面上的作業(yè)功能；清洗系統(tǒng)的主要任務(wù)是清洗壁面，通過電機(jī)控制清潔頭旋轉(zhuǎn)達(dá)到清洗目的。4.2 擬采取的技術(shù)措施爬壁清洗機(jī)融合了吸盤式真空吸附和履帶式移動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)，吸盤在履帶上的分布和履帶自身柔性使得清洗機(jī)能夠跨越障礙物，又因?yàn)橛形P的存在，使履帶不直接與壁面接觸，可能的障礙有玻璃的連接處等，壁面凹凸起伏不大，履帶吸盤式的結(jié)構(gòu)具有逾越較小障礙的功能；同時(shí)，考慮到機(jī)器人運(yùn)行的平穩(wěn)性和履帶的使用壽命，因此清洗機(jī)履帶結(jié)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)輪（主動(dòng)輪）置中，導(dǎo)向輪（從動(dòng)輪）對(duì)稱分布，從動(dòng)輪對(duì)稱布置的方式使履帶受力最大處避開了履帶彎曲處，驅(qū)動(dòng)輪及導(dǎo)向輪兼做支撐輪，可增大接觸面積且使履帶上受力集中處遠(yuǎn)離履帶彎曲處，減少了對(duì)履帶的損害提高了履帶的使用壽命。吸盤式真空吸附方式適用于多種工作環(huán)境，擴(kuò)大了清洗機(jī)的工作范圍。真空吸附機(jī)構(gòu)包括氣動(dòng)回路、真空泵和吸盤系統(tǒng)，吸附機(jī)構(gòu)由吸盤、配氣盤組件、氣動(dòng)回路等組成。吸盤通過吸盤固定裝置固定在履帶上，在清洗機(jī)工作的過程中隨著履帶轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，配氣盤給達(dá)到相應(yīng)位置的吸盤組件進(jìn)行抽氣或者進(jìn)氣，從而產(chǎn)生或是破壞真空的環(huán)境。爬壁清洗機(jī)的行走機(jī)構(gòu)主要由吸盤組件、履帶、履帶輪、控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)等構(gòu)成。履帶輪與履帶的聯(lián)結(jié)方式模擬齒輪齒條嚙合，使清洗機(jī)能夠平穩(wěn)快速地在壁面上移動(dòng)，通過配氣盤給吸盤組件進(jìn)行抽氣或進(jìn)氣，產(chǎn)生或是破壞真空的環(huán)境，使吸盤吸附或離開壁面，在清洗機(jī)工作過程時(shí)，保證同時(shí)有若干組吸盤出于工作狀態(tài)，完成清洗機(jī)在壁面上的吸附以及移動(dòng)。謝謝觀賞