一种水面清洁机器人及其系统设计

微小型自主式水下机器人系统设计及试验魏延辉;田海宝;杜振振;刘鑫;郭志军;赵大威【摘要】This paper presents the design of the mini-AUV,which is used to research the intelligent control methods of the autonomous underwater vehicle(AUV). First,the system structure and key subsystem of the mini-AUV are introduced in detail. In order to solve the motion control system′s coupling problem,three divided motion control systems are used to fulfill the AUV movement control target. Some AUV motion control experiments were done. The results show that the mini-AUV is able to complete all of the autonomous motion control targets,providing an impor-tant reference for the same type of underwater vehicles.%为了解决自主式水下机器人智能控制问题，设计了一种微小型自主式水下机器人。

介绍了微小型自主式水下机器人的系统结构和关键部分系统，然后针对运动控制系统耦合问题，采用3个分控制系统方式实现水下机器人运动控制，最后进行了自主式水下机器人运动控制的试验研究。

试验结果表明：研制微小型自主式水下机器人及其控制系统能够完成自主运动任务，实现自主化，为同类型的水下机器人提供参考。

基于绳牵引的新型玻璃幕墙清洗机器人设计摘要：针对高楼玻璃幕墙清洁问题设计了一款高楼玻璃幕墙清洗机器人，该机器人具有以下功能：吸附功能、运动功能、清洗作业功能、越障功能、自主环境感知功能、自主路径规划功能，并做出样机进行相应测试。

该款产品能够实现高空玻璃幕墙的清洁任务，适用于当前高空清洗作业的市场化需求。

关键词：清洗机器人；玻璃幕墙；附着技术；绳牵引1.引言国内外已经研究了一些用于高楼玻璃幕墙清洗的爬壁机器人模型，但目前都还没有实用。

针对高楼玻璃幕墙的清洗要求和清洗作业的实际情况，在国内外壁面自主移动机器人研究的基础上，设计出一种利用可倾转旋翼控制清洁小车在玻璃表面行走，通过悬挂装置和自主行走楼顶小车连接通过无线通讯实现行走清洗功能的清洗机器人。

通过对机器人的设计，使其在高层建筑壁面清洗工作中彻底解放工人的劳动力问题，规避人工高处擦窗的危险。

实现自动化、高效率擦窗，以解决高楼玻璃幕墙难题。

2.方案设计2.1 机器人系统整体设计清洁机器人主要面对高楼玻璃幕墙，现在全玻璃幕墙、半隐框玻璃幕墙以及内部点支撑玻璃幕墙由于外观美观，使用率越来越高。

针对此类玻璃幕墙的清洗，该机器人由楼顶小车、清洁小车组成，楼顶小车通过安全悬挂装置负责清洁路线的自主规划和机器人整体的安全性，采用可调节卡槽结构，可用于不同厚度楼台；清洁小车主要负责清洁高楼玻璃幕墙，利用可倾转旋翼控制清洁小车在玻璃表面行走，通过橡胶刮和高压水射流配合完成清洗作业。

机器人系统包括运动系统，清洁系统，控制系统，系统结构简图如图1所示,机器人整体三维模型及运动状态模拟如图2所示。

图1 机器人系统结构简图图2 三维模型及运动状态模拟2.2 运动系统设计运动系统由三部分组成，分为楼顶小车、清洁小车和悬挂装置。

楼顶小车采用4轮独立驱动小车，在待清洁的玻璃幕墙楼顶楼台上进行自动行走，具有自主避障功能，实现自动控制来回往复移动。

采用4轮独立驱动，可以实现较大的转矩，当楼台具有一定坡度时可以正常行走。

低成本水下机器人策划书申报项目：申报人：项目负责人：申报日期：低成本水下机器人策划书机器人项目创业计划执行概要水下机器人从20 世纪后半叶诞生，是工作于水下的极限作业机器人，能潜入水中代替人完成某些操作，又称无人遥控潜水器，主要运用在海上救援。

由于水下环境恶劣危险，人的潜水深度有限，所以水下机器人日益成为开发海洋的重要工具。

在军事斗争中，无人化作战平台将在未来现代化战争中发挥重要的作用，无人舰艇将与无人地面战车、无人飞机一起在战场上进行高效卓越地作战。

另外，无论战争期间还是和平时期，水下机器人还可以定期对航道、训练场、舰艇机动区实施定期或不定期检查，保障这些水域的作业安全。

载人潜水器由人工输入信号操控各种动作，由潜水员和科学家通过观察窗直接观察外部环境。

其优点是由人工亲自做出各种核心决策，便于处理各种复杂问题，但是人生命安全的危险性增大，由于载人需要足够的耐压空间、可靠的生命安全保障和生命维持系统，这将为潜水器带来体积庞大、系统复杂、造价高昂、工作环境受限等不利因素。

有缆水下机器人（ROV）需要由电缆从母船接受动力，并且ROV 不是完全自主的，它需要人为的干预。

主要由水面设备（包括操纵控制台、电缆绞车、吊放设备、供电系统等）和水下设备（包括中继器和潜水器本体）组成。

潜水器本体在水下靠推进器运动，本体上装有观测设备（摄像机、照相机、照明灯等）和作业设备（机械手、切割器、清洗器等）。

潜水器的水下运动和作业，是由操作员在水面母舰上控制和监视，电缆向本体提供动力和交换信息，中继器可减少电缆对本体运动的干扰。

由于人们通过电缆对ROV 进行遥控操作，电缆对ROV 像“脐带”对于胎儿一样至关重要，但是由于细长的电缆悬在海中成为ROV 最脆弱的部分，大大限制了机器人的活动范围和工作效率。

无缆水下机器人（AUV）又称自治水下机器人、智能水下机器人，是将人工智能、探测识别、信息融合、智能控制、系统集成等多方面的技术集中应用于同一水下载体上，在没有人工实时控制的情况下，自主决策、控制完成复杂海洋环境中的预定任务使命的机器人。

青岛黄海学院毕业设计（论文）任务书题目名称基于PLC的家用清扫机器人控制系统设计学院机电工程学院专业机械设计制造及其自动化学生姓名袁树林学号 1201111017 指导教师朱青青职称讲师下发年月日毕业设计（论文）学生须知1．认清毕业设计（论文）的重要性，认真学习理解《青岛黄海学院毕业设计（论文）工作管理规定》。

应听从指导教师（和督导教师）指导，定期向指导教师汇报工作进展情况。

2．在毕业设计（论文）过程中, 虚心学习，尊敬老师，勤于思考，善于实践，勇于创新，保质保量按时完成任务书规定的任务。

3．学生须严格遵守学校、学院及实验室的各项规章制度，爱护仪器设备，节约材料；在校外进行毕业设计（论文）的还要同时遵守所在单位的有关规章制度。

4．爱护公物，注意工作场所的卫生、整洁，培养文明学风与工作作风。

注意安全，自觉遵守各项安全管理规定。

5．遵守纪律、保证出勤，因病、事确需请假的，需征得指导教师的同意，按学校有关规定办理请假手续，请假超过全过程三分之一者，取消答辩资格，不予评定成绩。

擅自离开或请假逾期者,作旷课论处，旷课超过全过程四分之一者，取消答辩资格，不予评定成绩。

6．毕业设计（论文）所要求的各项工作都必须独立完成，不弄虚作假，不抄袭和拷贝别人的工作内容，严禁请他人代做否则毕业设计（论文）成绩作不及格处理。

7．毕业设计（论文）格式必须符合《青岛黄海学院毕业设计（论文）格式及撰写规范》的要求，否则不能取得参加答辩的资格。

8．毕业设计（论文）成果、资料应于答辩结束后及时交指导教师并转交学院收存，学生不得擅自带离学校。

9.有下列情况之一者，其毕业设计（论文）成绩记为不及格：（1）取消答辩资格者；（2）未完成毕业设计（论文）规定任务者；（3）抄袭、剽窃他人成果，或编造数据、情报、信息者；（4）试验、设计、立论或计算方法有严重错误，不符合科研工作基本要求者；（5）毕业设计（论文）质量未达到基本要求者；（6）无正当原因未参加答辩者。

家居智能清扫机器人系统设计本文设计了一台家居智能清扫机器人，详细阐述了系统的总体构成，硬件电路设计和软件程序设计方案。

该机器人能实现移动、垃圾清扫、自主避障等功能，能够在家庭、图书馆、展览馆等室内环境中进行清扫作业。

该智能清扫机器人的推广应用能够很大程度的提高工作效率，降低劳动成本。

标签：清扫机器人单片微型计算机传感系统随着计算机技术与人工智能技术的发展，智能家居已成为现在电子行业的热门话题，机器人的应用更是受到人们的关注。

服务型机器人已经渗透到了我们的生活、工作的各个领域，为了能够彻底的将人们从家居清洁工作中解放出来，深入研究清扫机器人这类服务型机器人变得越来越重要。

1清扫机器人的总体设计智能清扫机器人在室内环境下运动，实现清扫、避障、路径规划等功能，利用自身各个系统部件的调节与控制，尽可能遍历每一个角落，实现清扫的智能化。

机器人的时间记录功能可以实现定时清扫，在完成清扫之后自动回到起始点。

机器人将自身的感知功能和控制功能结合起来，实现路径的规划与避障等功能。

机器人的清扫功能较为完善，在运动的过程中，它将地面上的垃圾清扫到一起，集中拾取到垃圾箱内。

根据机器人功能需求分析，设计系统整体结构如图1所示。

[1]2清扫机器人硬件设计2.1控制核心模块设计。

清扫机器人的控制系统采用微控制器STC89C52作为核心，它能负责指令的接收与发送，控制电机的转向，完成清扫、避障等功能。

如图1所示，处理器与多个模块相连接，有红外避障传感器、超声波测距传感器、测速光电编码器、电机驱动器接口模块、状态显示器、无线通信接口等，这些模块在微控制器的控制下，互相协调工作，保证了清扫机器人各项功能的实现。

2.2车体结构设计。

为了满足机器人的性能要求，机器人的机械结构应该具有稳定性，运动灵活性和足够强度等特点，同时尺寸要小，容量要大，重量要轻。

清扫机器人的机械结构主要由外部躯壳、小车底盘、驱动轮、传感器、垃圾清扫模块等组成。

小车的外部躯壳和底盘采用铝合金框架，以增大其坚固性，减轻重量，传感器安装在小车的适当部位，用导线连接，使小车重心降低提高小车的稳定性。