玻璃清洁机器人驱动及擦洗机构设计毕业设计说明书
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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。
玻璃清洁机器计划书项目背景随着城市建设的加快和人们对生活质量的要求提高,高楼大厦越来越普遍。
然而,高楼大厦的建筑结构通常包括大量的玻璃幕墙,而玻璃幕墙的清洁对社区环境、建筑外观以及居民舒适度都有着重要影响。
目前,玻璃清洁大多依赖人工作业,效率低下且存在一定的安全风险。
因此,我们计划设计并制造一款高效、安全、智能的玻璃清洁机器,以提高玻璃清洁的效率和质量。
项目目标本项目的目标是开发一款能够自动进行高楼玻璃清洁的机器,具有以下特点:1.高效清洁:能够高效地清洁大面积的玻璃幕墙,提高清洁效率;2.安全可靠:具备完备的安全保护机制,能够在高空环境下稳定运行,确保操作人员和周围环境的安全;3.智能化控制:采用智能化控制技术,能够自主规划清洁路径,并根据环境和玻璃状况进行智能决策;4.易操作:简化操作界面,减少操作人员的培训成本,并提供良好的用户体验。
技术方案为了实现上述目标,我们计划采用以下技术方案:1.机器结构设计:采用轻量化材料、合理布局,设计具有稳定性和负荷能力的机器结构;2.自主导航:利用环境感知技术和导航算法,实现机器在玻璃幕墙上的自主导航和路径规划;3.清洁机构设计:设计适用于不同玻璃状况的清洁机构,如刷子、擦拭器等,并结合适当的清洁液体;4.安全保护机制:采用各种传感器和安全控制装置,如防跌落装置、碰撞检测装置等,确保操作人员和周围环境的安全;5.智能化控制系统:结合图像识别和机器学习技术,实现机器对玻璃状况的智能识别和决策,以及清洁路径的智能规划;6.用户界面设计:借鉴现有的界面设计理念,开发简洁易懂的用户界面,降低操作人员的操作难度。
项目计划为了高效、有序地完成此项目,我们制定了以下项目计划:阶段时间安排主要任务需求分析第1-2周调研市场需求,确定产品功能和性能指标技术研究第3-6周研究相关领域的技术,寻找解决方案系统设计第7-10周设计系统结构和各个模块的功能制造与测试第11-20周制造机器并进行多次测试和改进优化改进第21-24周针对测试结果进行优化和改进项目交付第25周完成文档和产品的交付预期效果通过本项目的实施,我们预期能够实现以下效果:1.提高玻璃清洁的效率,减少人力成本;2.提高玻璃清洁的质量,使清洁效果更加一致和彻底;3.提供更安全的工作环境,降低操作人员的安全风险;4.提供智能化操作和控制方式,降低操作人员的培训成本;5.提高城市建筑外观的整体美感,提升居民的生活质量。
本科毕业论文(设计)题目:玻璃外墙自动清洁机器人(验证机)学院:物理与电子科学学院专业:电子信息科学与技术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。
它还具有越障功能,对于有起伏有其他装饰材料的玻璃墙幕同样适合,同时它还能转弯,不光能垂直上下,还能向左向右移动真正做到清洁无死角。
全方位感应智能擦窗机课程设计说明燕山大学专业综合训练说明书项目名称:全方位智能擦窗机小组分工及贡献小组成员完成总体方案设计和三维图装配;共 4 页第 2 页摘要随着现代社会的迅猛发展,高层建筑的逐渐增多,室外清洁工作所花费的成本与面临的安全隐患也持续增大。
然而,家庭擦窗时,总会遇到这样的麻烦:窗户外侧玻璃由于空间限制,擦拭比较困难,尤其是当住在高层建筑上时,操作时存在很大的安全隐患;但如果不擦拭,长时间后粘上灰尘,降低美观度,并带来很多不必要的困扰。
针对现有状况,我们研发和设计了这款新型擦窗机,实现内外壁同时自动擦拭,智能化、集成化程度高,操作简便。
关键词擦窗机内外同步擦拭对角双驱动零死角共 4 页第 3 页目录小组分工及贡献 (2)摘要 (3)第1章绪论 (2)1.1 课题背景 (2)1.2研究现状 (2)1.2.1小型擦窗机 (2)1.2.1.1风压吸附式 (2)1.2.1.2气动吸附式 (3)1.2.2大型擦窗机 (3)1.2.3总结 (3)第2章工作原理 (4)2.1整体装置 (4)2.2机构细节设计 (5)2.2.1驱动换向设计 (5)2.2.2吸附装置设计 (7)2.2.3擦拭装置设计 (7)a. 工作原理 (7)b. 主要部件设计参数 (8)2.2.4万向从动装置的利用 (8)2.2.5计算机嵌入式控制模块 (9)第3章重要零部件的设计计算 (9)3.1运动学初步设计 (9)3.2传动锥齿轮的设计计算 (10)3.3轴的ansys分析 (13)受力后变形图 (13)结论 (15)第四章功能特色 (15)第五章操作方法 (16)共 4 页第 5 页第六章市场前景 (16)参考文献 (17)[4] 宋宝玉.机械设计课程设计指导书[M].高等教育出版社,2006:178-180 (17)共 4 页第 5 页第1章绪论1.1 课题背景当今社会,随着现代化进程的逐渐加快,人们的生活质量逐渐提升,人们对居室环境的要求也愈来愈高,窗户的清洁与卫生工作成了不可忽视的一个环节。
全自动双面擦窗器设计说明书作品简介解决玻璃窗户的自动化擦洗问题是极具现实意义和实用价值的课题,尤其是大量高层建筑的外窗擦洗。
本作品是在大量的市场调研的基础上,通过对各种擦窗装置分析比较,采用以机械结构为主,辅以自动化控制的一种面向带框移动式窗户的双面擦窗器。
本作品以移动窗框作为导轨,利用六轮导向机构实现上下运动。
为保证两手掌实现同步擦洗的功能,由电机直接驱动一边同步带轮,再通过中间齿轮轴上的二个齿轮实现二次互为倒数的传动,带动另一边的同步带轮实现双面同步运动,保证了两面手掌左右同步移动,完成左右方向的擦洗。
手掌自动压紧机构确保有效清洗玻璃,快速换布机构和可自由张开的手臂使本作品在使用上快速、高效。
利用单片机控制使作品的擦洗工作自动化。
本作品自动化程度高,可大大降低人工劳动强度,工作安全可靠。
体积小,重量轻,操作方便,便于携带。
可广泛应用于家庭、办公楼、酒店等各类可移动窗户,具有很大的市场推广应用价值。
关键词:全自动,双面,擦窗器§1 研制背景及意义目前来看,各类玻璃窗在家庭、办公楼、酒店等得到了广泛的使用,但由于工作的繁忙、生活节奏的不断加快,玻璃外窗的清洗越来越成为一大生活问题。
最原始的外窗清洗方法就是手拿湿毛巾爬上窗户将手伸出窗外进行擦洗。
其擦洗难度之大、危险性之高可想而知。
因此人们想了个办法利用一根竿子代替人手绑一块擦布伸出窗外进行外窗的清洗,如此危险性降低了,但效率和擦洗效果大大的降低了。
于是另一种擦洗方法随即出现,那就是磁石式双面玻璃擦洗器,但其主要缺点就是擦洗的高度为一人举手的高度,要擦洗较高的地方就要站到梯子上,如此甚为不便。
当今社会,人们住在高楼大厦之中,频频发生因擦窗而坠楼身亡的事件。
为了安全问题,也为了改善住宅环境,人们迫切需要一个全自动的能实现双面同时擦洗的擦窗器。
为此,在分析总结已有的产品的基础上,我们设计并制作了一台全自动双面擦窗器。
可以帮助人们实现内外窗双面的擦洗工作,降低劳动强度,减少了危险性,尤其是处于高层建筑的家庭或办公室。
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。
擦玻璃机器人设计方案1. 引言随着人工智能和机器人技术的发展,智能家居设备受到了越来越多的关注。
在智能家居设备中,擦玻璃机器人被广泛应用。
它能够自动擦拭窗户和玻璃表面,为用户提供便利。
本文将介绍一种擦玻璃机器人的设计方案,包括机器人的硬件和软件设计等内容。
2. 设计方案2.1 硬件设计擦玻璃机器人的硬件设计包括机器人结构、传感器、执行器等方面。
2.1.1 机器人结构擦玻璃机器人的结构应具有稳定性和灵活性。
设计一个轻巧、坚固的机器人框架,并在其上安装能够自由移动的擦拭模块。
2.1.2 传感器擦玻璃机器人需要搭载多个传感器来感知周围环境,包括距离传感器、倾斜传感器等。
距离传感器用于测量机器人与窗户之间的距离,倾斜传感器用于检测机器人是否垂直于窗户表面。
2.1.3 执行器擦玻璃机器人需要装备执行器来完成擦拭任务。
常用的执行器包括轮子和电动机,以及机械臂和刷子等。
机械臂用于固定机器人在窗户上,刷子用于擦拭玻璃表面。
2.2 软件设计2.2.1 控制算法擦玻璃机器人的控制算法需要保证机器人能够准确地擦拭玻璃表面。
控制算法可以采用视觉识别技术来定位玻璃表面,并根据传感器的反馈来调整机器人的动作。
2.2.2 自动避障擦玻璃机器人在工作过程中需要自动避免障碍物。
设计一个避障算法,将传感器数据与机器人的运动轨迹相结合,使机器人能够相应地避开障碍物。
2.2.3 用户界面为了方便用户操作,擦玻璃机器人需要设计一个用户界面。
用户界面可以通过手机应用程序或者触摸屏来实现,用户可以通过界面控制机器人的运动和开始/停止擦拭任务。
3. 实施计划3.1 硬件实施按照设计方案,实施机器人的硬件部分,包括机器人结构的制作、传感器和执行器的安装等。
确保机器人结构稳定、传感器准确无误,并能够正常工作。
3.2 软件实施按照设计方案,实施机器人的软件部分,包括控制算法的编码、避障算法的实现以及用户界面的开发。
测试软件的功能,确保机器人能够根据用户界面的指示进行操作,并能够自动避免障碍物。
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。
摘要随着经济的不断发展和建筑行业的兴起,摩天大楼如雨后春笋般涌现出来。
世界上最高的大楼是迪拜的哈利法塔,高828米,楼层共有162层,玻璃幕墙面积达到14.2万平方米。
中国修建的最高大楼为上海中心大厦,总高度为632米,玻璃幕墙达14万平方米。
这些建筑都是科技的结晶,也是每一个城市的地标性建筑。
但是玻璃幕墙在给人们美观享受的同时,也会带来一些清洁上的问题。
这些高楼外墙的清洗工作是由人工完成,人工清洗耗费时间长,耗资巨大也非常容易出事故,危险性很高。
当机器人技术越来越成熟,高层建筑大多采用玻璃做幕墙时,机器人代替人工进行清洗作业已成为应用趋势。
因此,爬壁清洗机器人具有广阔的应用前景和良好的社会效益。
本论文在机器人本体上安装清洗装置,利用吸盘来吸附墙面。
驱动方式采用气缸来实现吸盘的抬起和落下,通过两个可以相对转动的吸盘实现移动行走,使玻璃幕墙的清洗过程实现自动化。
本文采用Proe来完成机器人的三维图绘制并进行结构主体参数设计。
最后,通过PLC进行爬壁清洗机器人控制部分的设计。
关键词:爬壁清洗机器人;Proe;PLC爬壁清洗机器人的设计AbstractWith the continuous development of the economy and the rise of the construction industry, skyscrapers have sprung up.The tallest building in the world is Burj Khalifa in Dubai. It is 828 meters high, with 162 floors and 142,000 square meters of glass curtain walls. The tallest building built in China is the Shanghai Center Tower, with a total height of 632 meters and a glass curtain wall of 140,000 square meters. These buildings are the crystallization of science and technology and are landmarks for every city. However, the glass curtain wall will bring about some clean problems while people enjoy it. The cleaning of these high-rise exterior walls is done manually. Manual cleaning takes a long time. It is very costly and accident-prone. The danger is high. When robot technology becomes more and more mature, and high-rise buildings mostly use glass as the curtain wall, robots have become an application trend instead of manual cleaning. Therefore, wall-climbing robots have broad application prospects and good social benefits.In this paper, a cleaning device is installed on the robot body, and a sucker is used to adsorb the wall surface. The driving method adopts a cylinder to realize the lifting and falling of the sucker, and the movable walking is achieved through two suckers that can relatively rotate, so that the cleaning process of the glass curtain wall is automated. This paper uses Proe to complete the three-dimensional drawing of the robot and design the main parameters of the structure. Finally, the design of the control part of the wall-climbing robot is performed through the PLC.Keywords: Wall climbing cleaning robot;Proe; PLC目录1 绪论 (1)1.1选题背景及意义 (1)1.2国内外研究现状与发展趋势 (1)1.2.1国外研究现状与发展趋势 (1)1.2.2国内研究现状与发展趋势 (3)1.3高楼清洗爬壁机器人存在的问题 (4)1.4研究内容 (4)1.4.1爬壁清洗机器人的爬壁系统的设计 (4)1.4.2爬壁清洗机器人的清洗作业系统设计 (4)1.4.3爬壁清洗机器人的控制系统设计 (5)1.5本章小结 (5)2 爬壁清洗机器人总体方案 (6)2.1设计准则与要求 (6)2.2爬壁清洗机器人行走越障机构设计 (6)2.3爬壁清洗机器人清洗装置设计 (7)2.4本章小结 (8)3 爬壁清洗机器人清洗机构的设计 (9)3.1滚刷装置的设计 (9)3.2清洗液的喷洒和循环装置设计 (10)3.3水泵的选择 (12)3.4本章小结 (13)4 爬壁清洗机器人爬壁越障机构的设计 (14)4.1爬壁清洗机器人驱动方式 (14)4.2吸附装置的设计 (14)4.3机器人跨越障碍和路径规划 (16)4.4气缸运动部分 (18)4.5本章小结 (18)5 爬壁清洗机器人控制部分设计 (20)5.1PLC的概述 (20)5.2PLC的I/O口分配 (21)5.3PLC选型 (20)5.4PLC梯形图 (22)5.5本章小结 (22)参考文献 (24)爬壁清洗机器人的设计致谢 (25)附录A 装配图和零件图 (I)附录B 外文翻译 (V)1 绪论1.1 选题背景及意义机器人是人类当今社会的一项伟大的发明之一,它是利用自身机构和电子控制系统来达成人们想要实现的各种功能。
玻璃清洁机器人结构设计摘要本文首先对玻璃清洁机器人这个课题的来源、目的及意义进行了阐述,简单介绍了国内外玻璃清洁机器人的发展情况,对玻璃清洁机器人的几种不同的移动方式及吸附方式进行了比较,最后采用了多吸盘的框架式结构,具有结构简单、操作方便等优点。
接着对玻璃清洁机器人的总体方案进行了设计,设计了行走机构以及转向机构,通过平动气缸与腿部气缸来实现机器人的移动,并且通过对玻璃吸附可靠性的分析选择了吸盘、吸盘支座及快拧接头等部件,还对其它的气动元件进行了选型,并且绘制了气压系统图。
关键词:玻璃清洁机器人; 多吸盘的框架式结构; 行走机构; 转向机构;ABSTRACTThis paper on the glass cleaning robot source, purpose and significance of the topic, introduces the development situation of glass cleaning robots at home and abroad, several different mobile ways of glass cleaning robot and adsorption methods were compared, and finally adopted more suction cup frame type structure, has the advantages of simple structure, convenient operation. Then for glass cleaning robot design, the overall scheme of the walking mechanism and steering mechanism design, through the translation of cylinder and the leg cylinder to realize the movement of the robot, and through the analysis of the surface adsorption reliability choose chuck, chuck support and quick screw connector components, such as also for other pneumatic components selection, and map the pneumatic system.Keywords: glass cleaning robot; Suction cup frame type structure; Walking agencies; Steering mechanism;目录摘要 (I)ABSTRACT (II)1 绪论 (1)1.1 爬壁机器人 (1)1.2 课题的目的与意义 (2)1.3 国内外玻璃清洁机器人的研究现状 (2)1.4 课题主要内容及技术参数 (4)1.5 本章小结 (4)2 玻璃清洁机器人的方案确认 (5)2.1 玻璃清洁机器人的组成 (5)2.2 玻璃清洁机器人的方案确认 (6)2.3 本章小结 (6)3 玻璃清洁机器人的总体设计 (7)3.1 行走机构的设计 (7)3.1.1 平动气缸的设计与校核 (7)3.1.2腿部气缸的设计与校核 (12)3.3 转向机构的设计 (14)3.2.1 步进电机的选型 (14)3.2.2 蜗轮蜗杆的设计与校核 (15)3.3 吸附装置的选取 (18)3.3.1 吸附可靠性分析 (18)3.3.2 吸附装置的选取 (20)3.4 玻璃清洁机器人的框架以及吸盘安装板的设计 (22)3.4.1 下框架的设计 (23)3.4.2 上框架的设计 (23)3.4.3 中间旋转板的设计 (24)3.4.4 吸盘安装板的设计 (24)3.5 控制阀及其它气动元件的选取 (25)3.5.1气源处理组件的选取 (25)3.5.2 方向控制阀的选取 (25)3.5.3 单向节流阀的选取 (26)3.5.4 真空安全阀的选取 (27)3.5.5 分气块的选取 (27)3.5.6 气电压力转换器的选取 (27)3.5.7 真空发生器的选取 (28)3.6气动原理图的设计 (28)3.7 本章小结 (29)结论 (30)参考文献 (31)致谢 (32)1 绪论1.1 爬壁机器人捷克的剧作家卡雷尔·凯培尔最先提出了机器人这个词语,体现出了人类想要创造出一种能够模仿人的行动的机器,从而能代替人类去进行不同的工作的一种长久的愿望。
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。
毕业设计说明书系(专业):机械设计制造及其自动化题目:家用擦玻璃清洁机器人结构设计毕业设计(论文)原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺:所呈交的毕业设计(论文),是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。
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摘要随着城市现代化的发展和科技公司的兴起,各大城市高层建筑越来越多。
在建筑业尤其高层办公写字楼,由于玻璃幕墙较好的采光性、保温防潮以及美观的功能,建筑外观大都采用玻璃幕墙装饰,但也衍生出非常繁重的玻璃幕墙清洗任务,目前的清洗方式还都是传统的人工清洗,不但危险系数高而且清洗效率较低。
为此,本课题研究一款玻璃幕墙清洗机器人,把人从高危、繁重的劳动环境中解放出来。
本课题针对玻璃幕墙清洗机器人工作的一般环境以及清洗工作过程中可能遇到的问题,分析出所研究清洗机器人需要具备的功能,即能够吸附在玻璃幕墙表面进行清洗工作,并且能够在整个墙面灵活稳定地移动的同时能够越过遇到的窗框等障碍。
从功能需求出发,进行玻璃幕墙清洗机器人机械系统以及控制系统平台设计,主要包括整体方案的设计、吸附力产生机构的设计、清洗执行机构的设计、防撞保护机构的设计、驱动电机的选型、传感器的选型设计以及控制系统的设计与搭建。
通多对多种结构方案进行分析研究,确定机器人的最终方案,即通过辅助提升装置辅助机器人在玻璃墙面的运动,采用螺旋桨来提供清洗吸附力以及越障推力,这种方案既能保证清洗机器人运行的安全稳定性,又具有灵活高效的越障能力。
针对所设计机器人本体进行运动学模型的建立,并针对提升运动模型进行Adams建模与仿真,为控制系统的建立提供参考基础。
同时,针对机器人的实际工作环境,采用视觉与超声波组合的窗框障碍物识别方法,对摄像头采集到的机器人运动前方图片,利用均值漂移算法除去由于玻璃透明、反光等因素引起的其他干扰,进而采用边缘检测算法较好的提取窗框的边缘信息,并利用卡尔曼滤波算法对双超声波检测到的窗框障碍物距离信息进行处理,减小由于超声波传感器与障碍物的不垂直带来的测量误差,得到较准确的障碍物距离信息。
在上述功能设计与理论研究的基础上,研制出实验室第一代玻璃幕墙清洗机器人样机,并搭建了实验室玻璃幕墙实验平台对清洗机器人设计功能进行验证。
并在实验过程中对各运动阶段运动参数进行测量,后期将机器人向更自主、运行稳定性更好、清洗性能更佳的方向发展。
玻璃清洁机器人的研发-擦洗机构设计摘要本课题设计任务是设计玻璃清洁机器人的擦洗机构和移动机构。
通过对市面上各种擦洗机构对比和分析,本课题提出采用滚筒擦洗擦洗机构的方案。
对玻璃清洁机器人擦洗机构的减速装置分析,确定擦洗机构为滚筒,并确定叶轮驱动电机型号。
设计擦洗机构,画出它的结构简图,并确定擦洗机构的工作流程,对低速轴进行有限元分析,选取合适的轴承和联轴器,对擦洗机构的减速装置的高速轴和低速轴进行力学分析,设计合适的轴。
最后用三维软件Solidwork绘制零件图和装配图,用AutoCAD修改装配图和零件图的细节。
关键词:擦洗机构;力学分析;有限元Research and development of glass cleaning robot design of scrubbing mechanismSummaryThe task of this project is to design the scrubbing mechanism and the moving mechanism of the glass cleaning robot. Through the comparison and analysis of various scrubbing mechanisms on the market, in this paper, the scheme of drum scrubbing mechanism is proposed. Through the analysis of the deceleration device of the scrubbing mechanism of the glass cleaning robot, it is determined that the scrubbing mechanism is a roller and the model of the impeller driven motor is determined. Design the scrubbing mechanism, draw its structure diagram, determine the working process of the scrubbing mechanism, carry out the finite element analysis on the low-speed shaft, select the appropriate bearing and coupling, carry out the mechanical analysis on the high-speed shaft and low-speed shaft of the reduction device of the scrubbing mechanism, and design the appropriate shaft. At last, the 3D software SOLIDWORK is used to draw part drawing and assembly drawing, and AutoCAD is used to modify the details of assembly drawing and part drawing.Keywords: scrubbing mechanism; mechanical analysis; finite element analysis目录1前言 (3)1.1玻璃清洁机器人的现状 (3)1.1.1国内现状 (3)1.1.2国外现状 (4)1.2玻璃清洁机器人的分类 (7)1.2.1按吸附方式分类 (7)1.2.2按行走方式分类 (7)1.3研究目的与意义 (8)1.4功能要求 (8)1.5研究内容 (9)2 清洁机器人分析 (9)2.1机器人设计 (9)2.2总体设计方案 (9)2.2.1吸附功能 (10)2.2.2清洁功能 (11)3 清洁机器人擦洗机构 (11)3.1清洁机器人擦洗机构 (11)3.2 电机选择 (13)3.2.1工作总效率 (13)3.2.2工作机所需输入功率 (14)3.2.3确定电动机型号 (14)4清洁机器人传动 (15)4.1 高速轴计算 (15)4.1.1 选择材料,确定许用应力 (15)4.1.2按齿面接触疲劳强度设计 (15)4.2 低速轴计算 (21)4.2.1 选择材料,确定许用应力 (21)4.2.2按齿面接触疲劳强度设计 (21)4.3 输出轴两端齿轮 (26)4.4 轴的设计计算 (26)4.5箱体 (33)4.6减速装置建模 (34)5.有限元分析 (35)5.1建模 (36)5.2材质选择 (36)5.3固定 (36)5.4施加载荷 (37)5.5网格设置 (37)5.6算例结果 (38)5.6.1应力分析 (39)5.6.2位移分析 (39)5.6.3应变分析 (40)6总结 (41)参考文献 (41)谢辞 .............................................................................................................. 错误!未定义书签。
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本科毕业设计题目:玻璃清洁机器人驱动及擦洗机构设计
学院:
姓名:
学号:
专业:机械设计制造及其自动化
年级:
指导教师:
年五月
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
ABSTRACT
Glass-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 scrub
Key words: Glass, wall cleaning robot, driving mechanism
Scrub mechanism,sealing mechanism
摘要 (1)
ABSTRACT (2)
1 前言 (4)
2 玻璃清洁机器人总体方案规划 (5)
2.1 机器人设计思想 (5)
2.2机器人总体结构方案 (5)
3 驱动机构和擦洗机构 (7)
3.1 驱动机构分析 (7)
3.1.1 驱动方式 (7)
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........................... 错误!未定义书签。
3.1.5驱动力分析............................. 错误!未定义书签。
3.1.6小结................................... 错误!未定义书签。
3.2擦洗机构分析 (11)
4 其它元件选择...................................... 错误!未定义书签。
4.1密封机构..................................... 错误!未定义书签。
4.2换向阀和溢流阀的选择 (12)
5 总结............................................. 错误!未定义书签。
参考文献............................................ 错误!未定义书签。
致谢............................................... 错误!未定义书签。
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。
在建筑业,由于玻璃的采光性好,保温防潮性能好,彩色玻璃实用美观,高层建筑的外壁越来越多地采用玻璃幕墙结构,但是为了保证建筑外观的整洁美丽,时间一长,就需要对壁面进行清洗,以美化市容市貌。
许多开放性城市都规定,每年应对高楼清洗若干次。
目前高层建筑玻璃幕墙的清洗方法主要有两种,一种是靠升降平台或吊篮承载清洁工进行玻璃幕墙的清洗,虽简便易行,但劳动强度大,工作效率又低,属于高空极限作业对人身安全及玻璃壁面都有很大的威胁性。
另一种是用安装在楼顶的轨道及吊索系统将擦窗机对准窗户进行自动擦洗。
这种方式初次投资成本较高(高达数百万元),而且要求在建筑物设计之初就要考虑擦窗系统,因而限制了其使用,因此急需一种能代替人而又有一定灵活性和适用性的自动机器来完成这项工作,而且玻璃幕墙一般面积较大,大多处于几十米甚至上百米的高处,且周围无可攀援的支架,这就使得玻璃幕墙的清洗成为一项繁重、危险、耗资的工作。
如果用人去清洗,不仅花费高,而且安全难以保证。
特别是目前一些国家和地区已经通过立法对包括擦窗作业在内的人工高空攀爬进行了限制,人们不得不寻找其它解决办法。
高层建筑清洗机器人正是在这种背景下应运而生。
它的出现将极大降低高层建筑的清洗成本,改善工人的劳动环境,提高生产效率,也必将极大地推动清洗业的发展,带来相当的社会效益、经济效益。
因此,国内外多家研究机构都在积极开展此项研究工作。
2 玻璃清洁机器人总体方案规划
2.1 机器人设计思想
机器人是传统的机构学与近代电子技术相结合的产物,是计算机科学、控制论、机构学、信息科学和传感技术等多学科综合性高科技产物,它是一种仿人操作、高速运行、重复操作和精度高的自动化设备。
所以该气动清洗机器人系统包括机械结构、运动规划、传感器系统、驱动系统、控制系统等几部分。
由于我们所开发的清洗机器人工作场所的特殊性,本课题在机器人结构上的设计思想是:在保证机器人功能的前提下,力求结构简单、可靠性高、运行稳定。
因为爬壁机器人在行进过程中需要克服自身重力,所以较轻的机器人本体结构是一个需要着重考虑的设计因素。
增加机器结构的灵活性,导致的结果是机械结构变得复杂,需要使用到的机械元器件增多,重量必然增加,同时控制的复杂性也增加。
高楼幕墙清洗机器人是一种爬壁机器人,因此,它必须具备两大功能:负壁和移动功能。
在本机器人系统中,考虑到机器人要有清洗功能,我们就到了水作为清洁剂来清洗,在提供水的过程中,我们又把它当做动力源,可以说只要有水就能让它工作。
因此我们主要考虑到了用水射流式清洗机器人。
2.2机器人总体结构方案
运用水射流式清洗机器人,能够巧妙地把供水,供能,抽气整合为一体。
利用清洁水流经射流发射器时产生的负压来控制吸盘,机器人可以抽真空吸附在玻璃上。
这样就不像现已有的机器人那样,需要带上一个大大的气泵。
再利用水流经射流发射器产生的被压来推动活塞杆,实现机器人的爬行驱动。
为此,我们在结构上采用了2个带活塞杆吸盘互相运动,来实现机器人的一直往前爬行运动,而避免只有一个活塞吸盘能实现的往复运动。
在再整体结构上带上2个拖把,随着机器人的移动而移动来擦洗玻璃。
结构如图1 这种结构的该机器人,总体来说,具有如下特点:
1,模块化设计,整个外形由同一种高分子有计划和工程材料组成,便于连接和控制。
2,结构简单紧凑,重量轻,同一动力实现吸附和爬行运动两种功能,减少动力来源。
便于协调控制。
图1
这款机器人在总体结构上轻巧,简单,把玻璃清洁机器人两个最重要的部分:吸附机构和擦洗机构巧妙地融合在一起,减少了以其它动力来实现这两种功能的复杂性,具有很好的研究前景。
3 驱动机构和擦洗机构
3.1 驱动机构分析
3.1.1 驱动方式
80年代以来,自动化、省力化得到迅速发展。
自动化、省力化的主要方式有: 机械方式、电气方式、电子方式、液压方式和气动方式等。
这些方式都有各自的优缺点及其最适合的使用范围。
实际应用中必须对各种技术进行比较,扬长避短,选出最适合方式或几种方式的恰当组合,以使系统更可靠、更经济、更安全、更简单。
表1 各种传动与控制方式的比较
综合表1的比较,且由于机械驱动方式结构复杂,重量重,与前面吸附方式不合适,所以排除。
吸附机构没用汽缸,固驱动方式也不用了。
再则,与前面的水射流式吸附方式匹配,我们用液压方式驱动,只是把所用的油改成水。
这种特殊的驱动方式结合了液压驱动原理和水的功能,做到了水既是清洁剂,又是动力源。
3.1.2运动结构和运动规划
本机器人从运动结构来说,只是沿壁上下运动,由两个吸盘结构组组成。
两吸附面要严格在同一平面上,保证一个吸住后,另一个也牢牢靠在玻璃上,不但活塞杆与吸盘间有密封,吸盘与玻璃壁面间也要有良好的密封装置。
前一个吸盘外壳与后一个吸盘中的活塞杆相连,而后一个吸盘外壳与前一吸。