玻璃清洗机器人的设计论文

玻璃清洗机器的设计The design of glass curtain wall cleaningmachine摘要：本文介绍了一种多吸盘组交替吸附工作、本体框架式移动并附带高效清洗装置的壁面清洁机器人系统，具体阐述了各组成部分的结构和工作原理，并通过实验对爬壁清洗机器人在玻璃壁面上的行走适应情况以及壁面清洗效果进行了探究。

该爬壁清洗机器人具有体积小、重量轻、控制方便、清洗效果好等优点，有较强的市场推广价值。

【Abstract】:In this paper, a more alternate adsorption suction cup group work, ontology frame type mobile with efficient cleaning device of wall cleaning robot system, elaborates on the structure and working principle of each component, and through the experiment of climbing on the glass wall cleaning robot walking to adapt to the situation and to explore the effect of cleaning. The climbing wall cleaning robot has small volume, light weight, easy to control, cleaning effect is good wait for an advantage, have stronger marketing value关键词：真空吸附;爬壁机器人;清洗Key words: vacuum adsorption; Climbing robot; cleaning引言：目前玻璃幕墙作为高楼外防护结构的现象越来越普遍，为了保证玻璃外观的整洁美丽，就需要定期对玻璃表面进行清洗，而大部分玻璃幕墙采用人工清洗作业。

1 绪论1.1 高层玻璃幕墙清洗机器人研发意义随着人口规模的不断扩大，城市高层建筑越来越多。

摩天大楼逐渐成为生活中常见的一景。

由于玻璃具有采光性好、保温性好、防潮性好等诸多优点，同时，由于彩色玻璃美观大方，所以越来越多的高层建筑选择了用玻璃幕墙。

目前，我国大部分玻璃幕墙的清洗都需要依靠“蜘蛛人”来完成，但是，这种高空作业有一定的危险性。

因此，需要一个能够代替人力完成清洗任务的机器人。

1.2 高层玻璃幕墙清洗机器人研究现状及分析1.2.1国外玻璃幕墙清洗机器人研究现状德国相关公司委托制作的“SKYWAH”是这个星球上第一个能够成功制作出来的清洗机器人。

这个庞大的机器人主要结构是个多关节巨型伸缩臂，能够在距离33米的地方完成工作。

所有的轴采用抗拉钢材并采用液压驱动，所以结构重量较轻。

这一款清洗机器装置安装在四轮驱动的汽车相关底盘上，清洗刷较长，定位精度高。

该机器人可以在人的监视下完成清洗工作，动作灵活。

与我们一衣带水的邻国——日本，他们的机器人公司之一——BE公司研制过一款轨道已经固定好的的专门用于擦玻璃的机器人，依据安装在楼顶的轨道和相关的提升系统，清洗机可以准确地对准窗户。

该设备优点是自动化程度相对较高。

但是，一般建筑在设计之初不会将擦窗系统考虑其中，使该机构适用性大大降低。

图自动清洗机-1图21-1SKYWAH德国玛歌堡的费劳恩霍费尔相关的研究所是德意志共和国主要的生产和自动化中心，它们在过去的这些年，曾经较为成功地研究了一系列清洗机器人。

该机器人可横向、可纵向，随心所欲完成清洗任务。

德国佛拉货福尔研究所研制了一种名为SIRIUSC的清洗机器人。

在那些要清洗的相关建筑物上，我们放在了上面一辆跟随及其运动的小车，这辆小车不紧急今年能够起到定位的作用，而且还能对装置起到安全保护的作用。

机器人坐竖直运动，左右移动依靠小车来完成。

美国航空航天宇航局下属的机器人公司，在上个世纪研制了爬壁机器人“Sky Washer”（用于清洗摩天大楼），它重大约四十斤，该机器人利用两组框架（L型）进行相对滑动，交替吸附来实现机器人的移动。

摘要玻璃清洗机是玻璃生产中必不可少的设备，清洗大面积曲面玻璃是目前玻璃清洗技术的难题。

本文所述的研究工作，是对清洗大面积曲面玻璃的清洗机电气控制系统进行设计。

目的在于通过电气控制系统设计，实现大面积曲面玻璃自动或手动完成清洗、吹干、旋转等工作过程的自动控制，并能通过人机界面动态显示现场数据，实现操作人员对设备的控制。

本文的主要工作包括以下几方面:首先，介绍玻璃清洗机的组成和结构，分析清洗机的工作过程，从而制定各工作过程的控制要求。

其次，根据上述控制要求，设计清洗机电气控制系统总体方案。

包括电气控制系统原理图设计、驱动系统和检测系统设计、PLC与人机界面的连接、交流调速系统的设计等。

再次，进行了电气控制系统的硬件设计和软件设计。

硬件设计主要包括主要电气元件的计算和选型、变频器的选型和参数设计、软启动器的选型、PLC的选型、触摸屏的选型等。

软件设计主要包括PLC的程序结构设计和触摸屏软件设计。

最后，进行了电气系统的安装和调试。

通过电气控制系统的调试和运行，验证了本文所设计的电气控制系统能满足清洗机的工作要求。

本文采用PLC完成数据采集和生产工艺过程的控制，采用触摸屏实现监控，达到了让玻璃清洗机按照生产工艺要求清洗大曲面玻璃的目的，提高了玻璃清洗质量和生产效率，降低了能耗。

实际运行表明，所设计的系统具有自动化程度高、可靠性高和人机交互友好等特点。

关键词:清洗机，电气控制系统，PLC，触摸屏AbstractThe glasses cleaning machine is necessary equipment in glasses production.Washing large一area glasses with curved face is one of the unresolved problems in thecurrent glasses一cleaning technologies. This research work is the design on electricalcontrol system of the glasses cleaning machine which washes large一area glasses withcurved face. The purpose of the design is to realize the automatic and manual processcontrols of cleaning, blow一drying and rotating, display measured data real-timely andcontrol the equipment by means of HMI (Human Machine Interface).The mainresearch works of this paper are as follows:First, the components and configuration of the glasses cleaning machine wereintroduced. The work processes of the machine were analyzed. The controlrequirements for those processes were decided.Secondly, the general project of electrical control system of the machine wasdesigned according to the requirements mentioned above. It include the design ofelectrical principle scheme, the design of driving and measuring systems, connectionsbetween PLC and HMI, and the design of AC timing system etc.Thirdly, the hardware and software of the electrical control system weredesigned. The hardware design mainly include the calculation and selection ofelectrical components, the selection and parameter design of frequency changer, andthe selection of soft一starter, PLC and touch screen. The software designs includedesign of PLC program, touch screen software.Finally, the electrical control system were installed and tested. The experimentsand running verified that the requirements of the glasses washing machine can besatisfied.In this paper, PLC was adopted to collect measured data, and to control theproduction process, and the touch screen was used to monitor and control. Thepurpose that the glasses cleaning machine washes large一area glasses with a curvedface according to the requirements of production technology was achieved. The目录摘要....................……。

智能玻璃清洁机器人的结题论文
智能玻璃清洁机器人是一种能够自动清洁玻璃表面的新型机器人，它可以有效地清除玻璃表面的污垢。

它具有自动规划路径，运行稳定可靠，节省人力成本，智能清洁，安全可靠等优点。

本文主要讨论以智能玻璃清洁机器人为例，讨论智能机器人技术在清洁行业的应用。

本文首先对目前智能机器人技术在清洁行业的应用情况进行了总结。

以智能玻璃清洁机器人为例，我们详细介绍了其设计原理、运行原理和智能控制机制等方面的相关内容，探讨了它的结构、性能和运动规律等特性，同时分析了它的加热系统、传感器系统及其安全系统的原理及设计细节。

然后，介绍了在清洁行业中智能机器人的实际应用，深入探讨了智能机器人的未来发展前景，包括其应用范围的扩大、精确清洁室内外玻璃表面、更可靠的机器人安全性、更多功能和智能化以及人类服务机器人领域中智能机器人技术的应用等方面。

最后，本文讨论了智能玻璃清洁机器人技术再进一步研究、发展的趋势。

要深入发掘机器人技术，发挥机器人技术在清洁行业中的应用，必须掌握有关玻璃制造、表面清洁、机器人控制、机器视觉等知识，还需要提升机器人的安全性、灵活性和可靠性，进一步实现智能清洁机器人的走向智能化、服务化和智能新技术的应用。

综上所述，智能机器人技术在清洁行业中的应用具有广阔的发展前景，近几年来，相关技术得到了长足的发展和进步，无疑将大大改变未来清洁行业的面貌，为其节省人力成本，实现清洁高效化、智能化和节能减排等环保目标发挥着重要作用。

多吸盘式玻璃幕墙清洗机器人本体设计一、本文概述随着现代建筑技术的快速发展，玻璃幕墙作为一种时尚、美观的建筑外饰材料，被广泛应用于各类高楼大厦。

玻璃幕墙的清洁问题也随之凸显出来。

传统的人工清洁方式不仅效率低下，而且存在安全隐患。

开发一种高效、安全的玻璃幕墙清洗机器人成为行业迫切需求。

本文旨在设计一种多吸盘式玻璃幕墙清洗机器人本体，通过对其结构、功能和工作原理的详细阐述，为实际研发和应用提供理论支持和技术指导。

本文首先介绍了玻璃幕墙清洗机器人的研究背景和意义，阐述了现有清洗机器人的研究现状和发展趋势。

接着，详细描述了多吸盘式玻璃幕墙清洗机器人的总体设计方案，包括机械结构设计、控制系统设计和动力系统设计等方面。

在此基础上，重点分析了多吸盘吸附机构的设计与计算，以及吸附机构的力学特性。

本文还讨论了清洗机器人的运动学分析和轨迹规划，以确保机器人能够高效、准确地完成清洗任务。

本文总结了多吸盘式玻璃幕墙清洗机器人本体的设计特点和优势，并指出了后续研究的方向和重点。

通过本文的研究，旨在为玻璃幕墙清洗机器人的研发和应用提供有益的参考和借鉴，推动建筑行业清洁技术的创新与发展。

二、多吸盘式玻璃幕墙清洗机器人本体设计概述在现代城市建筑中，玻璃幕墙因其美观、节能等优点被广泛应用。

随着时间的推移，玻璃表面的污染和积尘问题逐渐凸显，这不仅影响了建筑的美观，还可能对玻璃的使用寿命造成影响。

为了解决这一问题，多吸盘式玻璃幕墙清洗机器人应运而生，旨在提供一种高效、安全、环保的清洗解决方案。

多吸盘式玻璃幕墙清洗机器人的设计理念基于其对玻璃表面的多点吸附能力，通过多个独立控制的吸盘与玻璃表面形成稳定的吸附力，确保机器人在垂直或倾斜的玻璃幕墙上稳定移动。

机器人本体设计需考虑吸盘的布局、吸附力度、移动机构的设计、控制系统的稳定性以及机器人的整体尺寸和重量等因素，以适不同规格和材质的玻璃幕墙。

在设计过程中，我们采用了先进的材料和结构设计，以减轻机器人的自重并提高其负载能力。

摘要高楼玻璃幕墙清洗机器人是特种机器人的一个分支。

它是基于壁面移动机器人技术，并针对具体的作业对象，具有明确功能的实用机器人，其工作在垂直危险的玻璃壁面，能够克服重力的作用，携带清洗设备，是面向现代高层建筑玻璃外墙表面保洁、清洗服务的极限作业机器人。

论文首先对机器人总体方案进行介绍，在此基础上，对机器人总体结构进行了设计分析。

其次重点介绍了机器人的驱动机构，讨论了机器人的作业路径及运动控制规划。

最后，简单介绍了机器人的擦洗机构关键词:玻璃，幕墙清洗机器人，驱动机构，擦洗机构，密封机构ABSTRACTGlass-wall cleaning robot is one of robot for limited operation,which can walk on Vertical glass-wall with washing devices.It is a robot with specific applied functions,Based on wall-climbing robot techniques.for specific objects.And it works on vertical Glass-wall,where is dangerous for human beings.It is a robot could conquer the gravity effect and carry cleaning equipments,facing to glass-wall surface beautifying service of modern high-rise buildings.Firstly, the whole frame of the glass wall cleaning robot is introduced, based on this, the designing and analyzing Of the structure of the robot are described in details.Then,introducing the drive mechanism of the robot,Discussed the operation of the robot path planning and motion control. Finally, a brief introduction of the robot body scrubKey words:Glass, wall cleaning robot, driving mechanism Scrub mechanism,sealing mechanism摘要 (1)ABSTRACT (1)1 前言 (3)2 玻璃清洁机器人总体方案规划 (4)2.1 机器人设计思想 (4)2.2机器人总体结构方案 (5)3 驱动机构和擦洗机构 (6)3.1 驱动机构分析 (6)3.1.1 驱动方式 (6)3.1.2运动结构和运动规划 (7)3.1.3运动过程控制原理分析 (8)3.1.4外形尺寸选择 (9)3.1.5驱动力分析 (9)3.1.6小结 (10)3.2擦洗机构分析 (11)4 其它元件选择 (11)4.1密封机构 (11)4.2换向阀和溢流阀的选择 (12)5 总结 (12)参考文献 (13)致谢 (13)在现代都市中，高层建筑越来越多，各种各样的摩天大楼成为现代都市中一道亮丽的风景。

本科毕业论文（设计）题目：玻璃外墙自动清洁机器人（验证机）学生：王雷学号：200940620331学院：物理与电子科学学院专业：电子信息科学与技术入学时间：2009 年9 月15 日指导教师：丁智勇职称：讲师完成日期：2009 年 4 月20 日诚信承诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文《玻璃外墙自动清洁机器人（验证机）》均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉及其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。

承诺人（签名）：2013 年 4 月20 日玻璃外墙自动清洁机器人（验证机）摘要：本文主要介绍了玻璃外墙自动清洁机器人的设计背景、设计思路、制作过程、工作原理、验证过程以及使用方向。

由于限于实验室条件以及对设计思路可行性的不确定性，所以决定先做一个验证机，即验证方案的可行性和对后期产品的设计提供方案。

玻璃外墙机器人在制造过程中主要使用了以下器件和材料，方管铝合金，自攻螺丝钉，铝板，DC5V步进电机，超大吸盘，微型抽气机，8mm丝杆，5mm空气导管，无线模块，5V直流电源模块，74HC595以及单片机。

玻璃外墙机器人主要是由铝合金搭建主框架，这样可以在不降低机器人强度的情况下减轻重量。

机器人铝合金结合部以铝片加自攻螺丝钉加固，运动部分使用8mm丝杆加齿轮以控制运动，动力则采用DC5V步进电机的转动带动机器人运转，在工作时，以微型抽气机抽出超大吸盘内的空气以使机器人吸在玻璃墙幕上，整个机器人使用51单片机来控制驱动，使用74HC595对单片机的I/O口进行扩展，机器人用220V交流电转5V直流电源模块供电，以确保步进电机能达到额定电流，提供强劲的动力，再用无线模块控制机器人的状态，使得机器人稳定有序的工作。

可以适合全玻璃结构的建筑体以及建筑中部分的玻璃墙面的清洁工作，它可以在无人干预的情况下完成指定玻璃墙面的清洁，替代传统的人工室外清理,。

使用玻璃外墙自动清洁机器人可以最大化的降低人的危险和劳动强度，提高工作效率，降低成本。

本科生毕业设计题目：玻璃清洁机器人的设计目录中文摘要及关键词 ......................................................... 英文摘要及关键词 .. (I)第一章绪论 (1)1.1 课题目的、意义 (1)1.2 相关研究动态 (1)1.3 课题的主要内容 (2)第二章玻璃清洁机器人总体方案设计 (3)2.1 清洁机器人的总体方案 (3)2.2 清洁机器人传动系统方案 (3)2.2 玻璃清洁机器人清洗系统方案 (4)2.3 玻璃清洁机器人爬行系统方案 (5)2.4 其它部分方案 (8)2.4.1材料选择 (8)2.4.2 轮的润滑问题 (8)2.4.3 轴承的润滑问题 (8)2.5 本章小结 (9)第三章玻璃清洁机器人传动系统设计 (9)3.1 玻璃清洁机器人电动机的选择 (9)3.2 直齿轮副的设计计算 (11)3.2.1 齿面接触疲劳强度计算 (13)3.2.2 齿根抗弯疲劳强度验算 (15)3.2.3 齿面静强度计算 (16)3.2.4 齿根〔抗弯〕静强度验算 (18)3.3 锥齿轮副的设计计算 (18)3.3.1 基础尺寸确定 (18)3.3.2 确定载荷系数K (20)3.3.3 齿面接触疲劳强度计算 (19)3.3.4 齿根抗弯疲劳强度计算 (20)3.4 中心轴管的受力分析 (21)3.5 中心轴管的强度校核 (22)3.6 键的校核 (23)3.7 轴承的校核 (24)3.3 本章小结 (25)第四章玻璃清洁机器人清洗系统设计 (26)4.1 清洗机器清洗部分设计 (29)4.1.1 盘刷设计 (29)4.1.2 滚刷设计 (29)4.1.3清洗部分所用弹簧的设计 (29)4.2 内空心轴设计 (35)4.3 清洗机主机滚轮的设计 (36)4.4 主机上传感器及行程开关的选择 (36)4.5复合缆的结构设计 (38)4.6 本章小结 (38)第五章玻璃清洁机器人吸附系统设计 (39)5.1 吸附原理 (39)5.2 吸附方式的实现 (40)5.2.1 风机推力 (40)5.2.2 负压的产生 (43)5.3 采用风压吸附的意义 (43)5.5 气动计算的原始数据与技术要求 (44)5.6风压部分力学计算 (44)5.7 本章小结 (46)结论 (47)参考文献 (48)致谢 (50)中文摘要及关键词摘要:本文在简单介绍玻璃清洁机器人的国内外研究现状的基础上，基软件CAD 对四轮式风压吸附玻璃清洁机器人的本体机构进行了设计，对一些关键部分进行了设计计算及校核计算，重点是玻璃清洁机器人的移动结构、吸附结构和驱动系统的设计计算。

分类号：学校代码：10426密级：学号：4015030030专业硕士学位论文PROFESSIONAL MASTER DEGREE THESIS玻璃幕墙清洗机器人的设计与研究作者：韩云飞指导教师：吴俊飞教授学科专业：机械工程专业代码：085201研究方向：机器人技术2018年4 月20 日玻璃幕墙清洗机器人的设计与研究青岛科技大学研究生学位论文玻璃幕墙清洗机器人的设计与研究摘要随着机器人技术的不断发展，玻璃幕墙清洗机器人作为现代化城市发展的清洁精灵，成为了国内外研究的焦点。

本文针对当前国内大部分幕墙采用人工方式进行清洗的现状，研究设计了一款可以代替人工进行玻璃幕墙清洗的机器人。

该机器人能够在垂直的玻璃幕墙表面进行移动，并且完成大部分幕墙的清洗任务，改变当前幕墙清洗作业效率低、危险性大的的弊端。

本文研究设计了一种采用丝杠驱动、夹紧装置交替前进、双滚刷带污水回收装置的玻璃幕墙清洗机器人，详细介绍了该机器人的工作原理。

针对该款机器人移动机构、夹紧机构、清洗机构的结构特点，选择单片机对机器人进行控制，并进行了控制系统设计。

在此基础上对关键零部件进行设计计算，确定主要尺寸参数，对标准件进行选型。

在确定了主要结构及其尺寸参数后，利用三维建模软件建立机器人零件模型，进行装配后得到机器人的三维模型。

运用有限元分析软件ANSYS Workbench 对机器人关键零部件进行模拟分析，通过对关键零部件受力状况进行相应的静力学分析和模态分析，提出更为合理和结构强度更加可靠的方案，验证设计的可靠性。

运用虚拟仿真软件ADAMS对机器人运动情况进行模拟，通过使用Step阶跃函数对虚拟样机定义运动和施加载荷并进行运动仿真，得出夹紧爪受力曲线、气缸连杆速度曲线、拉紧弹簧的变形和速度曲线以及上板和下板的位移、速度曲线等，并与理论值进行比较，使机器人在结构上更加完善、安全、合理。

对机器人的控制系统进行设计，采用主流的Cortex内核STM32单片机，依次对电动机动力总成模块、电源模块、感应传感器模块、电磁阀部分以及控制原理图和PCB电路进行了设计，同时完成机器人动作的编程及调试，实现机器人的运动清洗作业。

科技与创新┃Science and Technology&Innovation ·48·2023年第24期文章编号：2095-6835（2023）24-0048-03一种十字形玻璃幕墙清洗机器人的设计郑明皓，靳凯明（山东建筑大学机电工程学院，山东济南250101）摘要：针对玻璃幕墙清洗的急需性和目前清洗存在的成本高、风险大等问题，根据真空负压吸附原理设计了一种十字形玻璃幕墙清洗机器人。

该机器人的本体结构设计为一种可折叠的十字形结构，清洗模块包括抹布系统和废水回收净化再利用装置，可提高水的利用率并且起到一定防倾覆作用。

控制系统以Arduino Mega2560单片机为主控系统，采用无线蓝牙实现远程操控，通过传感器进行自主避障检测。

实验证明，该机器人具有良好的自主清洗和防倾覆能力，可以极好地代替人工作业，为后续幕墙清洗机器人的研发提供理论参考。

关键词：幕墙清洗；真空吸附；可折叠；自主避障中图分类号：TP242文献标志码：A DOI：10.15913/ki.kjycx.2023.24.014由于玻璃幕墙的采光更加通透且冬天保温效果好，其在高楼大厦的设计中应用得越来越多[1]，但要保证玻璃幕墙的透光性和美观性需要进行定时的清洗。

目前玻璃幕墙的清洗方式主要是使用高空吊篮和升降机来人工清扫，这种清洗方式不仅成本高、效率低，而且会给工作人员带来很大的工作风险[2]。

为解决这个问题，急需设计一种玻璃幕墙清洗机器人来完成玻璃幕墙的智能清洗。

CHAE等[3]根据真空负压吸附原理，设计了一种玻璃幕墙清洁机器人，该机器人具有较强的清扫能力；鄢鹏等[4]设计了一款采用涵道控制的幕墙清洗机器人，可以实现无线操控，有一定的抗风阻力和稳定性，但是涵道风扇工作时会产生很大的噪声。

上海交通大学机器人设计研究所研制出一种可以自己行走和依靠屋顶安装卷扬机构移动的玻璃幕墙清扫机器人，该清洗系统操作过程比较烦琐，而且涉及卷扬机的设备，会对运输和安装造成很大的不便[5]。