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家用清扫机器人的结构设计在现代快节奏的生活中，人们对于家居清洁的需求日益增长，家用清扫机器人应运而生。
它的出现为人们节省了时间和精力，让家居清洁变得更加轻松便捷。
而其出色的清扫性能，很大程度上取决于其精心设计的结构。
家用清扫机器人通常由多个关键部分组成，包括机身外壳、驱动系统、清扫系统、吸尘系统、感知系统和控制系统等。
机身外壳不仅是机器人的“外衣”，起到保护内部零部件的作用，还影响着机器人的外观造型和尺寸大小。
为了适应不同家居环境，其外形一般设计得较为紧凑和圆润，以方便在家具之间穿梭自如。
同时，外壳材料通常选择耐磨、耐刮擦且具有一定强度的塑料或合金，既要保证美观，又要经久耐用。
驱动系统是家用清扫机器人能够自由移动的关键。
它一般由驱动轮、电机和传动装置组成。
驱动轮的设计要考虑到地面的摩擦力和稳定性，通常采用橡胶材质，以增加与地面的抓地力，确保机器人在清扫过程中不会打滑。
电机则提供动力，其性能直接影响机器人的移动速度和续航能力。
传动装置则将电机的动力传递到驱动轮上，常见的有齿轮传动和皮带传动，需要具备高效、低噪音和稳定的特点。
清扫系统是家用清扫机器人实现清洁功能的核心部分。
常见的清扫方式有滚刷清扫和双边刷清扫。
滚刷通常由刷毛和轴组成，通过高速旋转来扫起地面上的灰尘和杂物。
刷毛的材质和密度会影响清扫效果，一般采用柔软但有一定弹性的尼龙材质，既能有效地清扫灰尘，又不会损伤地面。
双边刷则位于机器人的前方两侧，通过旋转将杂物聚拢到机器人的吸尘口附近，提高吸尘效率。
吸尘系统负责将清扫起来的灰尘和杂物吸入储存容器中。
它主要由吸尘风机、吸尘通道和集尘盒组成。
吸尘风机产生强大的吸力，通过吸尘通道将灰尘和杂物吸入集尘盒。
吸尘通道的设计要确保气流顺畅，减少阻力，以提高吸尘效率。
集尘盒的容量大小决定了机器人一次能够清扫的面积，通常需要定期清理集尘盒，以保证吸尘效果。
感知系统让家用清扫机器人能够“感知”周围环境，从而避免碰撞和实现智能清扫。
江西省第二届大学生机械创新设计大赛暨第三届全国大学生机械创新设计大赛江西赛区选拔赛设计说明书INSTRUCTION OF DESIGN作品名称“小蜘蛛”幕墙攀爬清洗机参赛队伍陈明登谢信韦冯江涛刘连杰郭晓欢指导老师李国臣吴文通参赛单位井冈山大学2008年4月18日目录摘要 (i)小蜘蛛幕墙攀爬清洗机设计说明书............................. 错误!未定义书签。
作品内容简介 (4)1 研制背景及意义........................................... 错误!未定义书签。
2 主要功能和性能指标 (2)3 设计方案 (3)3。
1 机械机构 (3)3.2 控制机构 (3)4 理论设计计算 (4)4.1 真空吸附力计算 (4)4.2 幕墙清洗机器人附着的力学分析 (5)5机构设计与工作原理 (7)5。
1攀爬机构........................................... 错误!未定义书签。
5.2清洗机构 (8)5.3铰接连杆支撑机构.................................... 错误!未定义书签。
5。
4换气机构........................................... 错误!未定义书签。
6创新点及应用 (10)7作品实物工作图........................................... 错误!未定义书签。
8应用前景................................................. 错误!未定义书签。
参考文献................................................... 错误!未定义书签。
摘要：“小蜘蛛”幕墙攀爬清洗机是基于昆虫攀爬动作的仿生原理制作而成.在国内外现有的壁面移动机器人研究成果的基础上，结合高空作业的特点,在对幕墙清洗机器人的共性问题—附着技术、爬行技术、清洗技术进行分析的基础上。
摘要长期以来，高楼大厦的外墙清洗都靠洗墙工人腰间系一根绳子吊在楼宇之间擦洗。
这样效率低，易出事故。
爬壁机器人的工作速度比人快四倍，能连续作业10多个小时，提高了工作的效率和安全性。
本文的研究内容为墙壁清洁机器人，用于玻璃幕墙的清洁，喷涂墙壁，检查高建筑物，挂条幅等危险工作。
本文主要设计工作包括：1.说明了机器人设计的目的和设计内容，综述了机器人技术的研究现状。
2.确定了总体方案，使机器人在墙壁上走动，清洁墙壁。
用风机将车体底部空气吸出实现吸附功能；用电机带动车轮实现行走、转向功能；两车体间用齿轮连接实现避障功能；用电机带动滚刷旋转实现清洁功能；遥控机器人的清洗工作。
3.进行了选用风机的计算，齿形带设计计算和传动比分配计算。
用超越离合器和电磁离合器配合，实现车体与挡风板转向同步。
用风机与电磁离合器配合实现机器人单体翻转。
4.完成了对电机、电磁离合器和遥控的控制系统设计及软件编程。
本机器人具有适应壁面能力强、无需真空泵支援，可远程操作等特点。
由于本设计为双体吸附、双电池供电，避免了意外断电导致机器摔落。
本机器人竖直方向行走速度10m/min，可携带工具实现高空作业，总重20Kg，可在平行壁面内任意方向转弯。
关键词：爬壁；机器人；双体；遥控Abstractever since a long time ago，the outside walls of high buildings and large mansions are washed by the washing-wall workers washing with a rope winding between the buildings. This way is inefficiency and high-accidents. The working speed of wall-climbing robot is faster than the workers. And can work 10 hours continuously. It is safer and efficient.The research subject is wall-cleaning robot, which is used to clean the walls made of glass, o paint the walls, to examine the high building or to hang the scroll.The design specification include :1. To explain the purpose of the design of the robot and design content, summarize robotics research.2. To determine the overall program, so that robot walking on walls, cleaning the walls. Fans will be used for the air suction at the bottom of the body to achieve adsorption function; wheels are drived by motor to achieve walking and steering function; two bodies are connected by gears to achieve the obstacle avoidance function; motor drive the sponge whirling to achieve a clean function; remote the robot to clean.3. To carry out a selection of fan, the belt design calculations and calculated the distribution of the transmission ratio. Overrunning clutch with electromagnetic clutch and with the realization of body panels and a wind shift synchronization. With fans and the realization of the robot with an electromagnetic clutch flip monomer.4. To complete the electrical, electro-magnetic clutch control system and remote control design and software programming.The robot has a strong ability to adapt to the wall without vacuum supporting. Since the adsorption catamaran design, dual battery power supply, to avoid the accident resulted in the machine fell off.Vertical direction of the robot walking speed of 10m/min, portable tool for the realization of high-altitude operation, with a total weight 20Kg, parallel to the wall in any direction in turn.Keywords: wall-climbing; robot; catamaran; remote control目录第1章绪论 (1)1.1墙壁清洁机器人设计的动机 (1)1.2机器人技术的研究现状 (1)1.2.1 21世纪机器人技术的发展趋势 (1)1.2.2爬壁机器人的国际发展历程 (5)1.2.3爬壁机器人需要解决的问题 (6)1.3题目设计的内容 (6)第2章墙壁清洁机器人方案设计 (7)2.1设计任务分析 (7)2.2功能分析 (7)2.2.1总功能确定 (7)2.2.2功能分解 (7)2.2.3功能结构确定 (8)2.3功能分解 (8)2.3.1分功能原理解 (8)2.3.2系统方案求解 (8)2.4方案评价 (8)2.5系统方案原理图 (9)第3章传动系统设计计算 (13)3.1电机的选择 (13)3.2传动比分配 (13)3.3风机选择计算 (14)3.4同步带设计计算 (15)第4章典型零部件设计 (17)4.1行走装置设计 (17)4.2吸附装置设计 (17)4.3避障装置设计 (18)4.4清洁装置设计 (19)第5章控制系统设计 (20)5.1控制方案的确定 (20)5.2电机的控制设计 (21)5.2.1电机驱动器及驱动芯片的选择 (21)5.2.2 8253芯片简介 (22)5.2.3电机的控制 (24)5.3电磁离合器与风机的控制设计 (25)5.3.1继电器的选择 (25)5.3.2 I/O口的扩展 (26)5.3.3电磁离合器和风机的控制 (27)5.4无线控制设计 (27)5.4.1发射模块J05C (27)5.4.2接收模块J05C (27)5.4.3 PT2262/PT2272芯片简介 (28)5.5控制系统程序设计 (30)第6章结论 (38)第1章绪论1.1墙壁清洁机器人设计的动机随着城市的现代化，一座座高楼拔地而起。
W830擦玻璃机器人使用说明
一、擦窗机器人结构组成
1、本体：以方形为主，方便清理窗户边角位置；
2、电源适配器：擦窗机器人需要在连接电源线的情况下工作，虽然内部有充电电池，但仅作为突发状况（比如停电等）下的备用电量使用；
3、安全组件：虽然擦窗机器人跌落的概率很低，但是从用户心理的角度出发，一般厂商都会配备一个安全组件（安全扣和安全绳），方便用户在户外（尤其是高层的窗户外侧）使用。
4、清洁抹布：一般都是可拆装、反复使用的水洗抹布。
清洁抹布并非越大越好，关键要看抹布和窗户的有效贴合面积有多大，有效贴合面积越大，清洁效率越高。
二、擦窗机器人的使用方法
1、将抹布沿机器形状贴好，把专用清洁液适量喷在抹布上。
2、连接好电源连线，扭紧螺母锁扣。
3、固定安全绳，先把安全绳套在把手上打结，打好结后把结推到把手根部，安全绳插头插入锁扣中，另一头固定于牢固处即可。
4、主机的电源开关在机器的背面，拨动红色开关即可开启或关闭机器，机器进入工作状态。
5、长按把手处按钮，5秒左右机器启动，启动后就可以放在窗户上，机器会开始抽空机器和窗户间的缝隙，紧紧吸附在窗户上。
6、使用完后长按把手处按钮，机器暂停工作，然后取下机器，拨动机器背面的红色按钮即可关闭机器。
摘要长期以来，高楼大厦的外墙清洗都靠洗墙工人腰间系一根绳子吊在楼宇之间擦洗。
这样效率低，易出事故。
爬壁机器人的工作速度比人快四倍，能连续作业10多个小时，提高了工作的效率和安全性。
本文的研究内容为墙壁清洁机器人，用于玻璃幕墙的清洁，喷涂墙壁，检查高建筑物，挂条幅等危险工作。
本文主要设计工作包括：1.说明了机器人设计的目的和设计内容，综述了机器人技术的研究现状。
2.确定了总体方案，使机器人在墙壁上走动，清洁墙壁。
用风机将车体底部空气吸出实现吸附功能；用电机带动车轮实现行走、转向功能；两车体间用齿轮连接实现避障功能；用电机带动滚刷旋转实现清洁功能；遥控机器人的清洗工作。
3.进行了选用风机的计算，齿形带设计计算和传动比分配计算。
用超越离合器和电磁离合器配合，实现车体与挡风板转向同步。
用风机与电磁离合器配合实现机器人单体翻转。
4.完成了对电机、电磁离合器和遥控的控制系统设计及软件编程。
本机器人具有适应壁面能力强、无需真空泵支援，可远程操作等特点。
由于本设计为双体吸附、双电池供电，避免了意外断电导致机器摔落。
本机器人竖直方向行走速度10m/min，可携带工具实现高空作业，总重20Kg，可在平行壁面内任意方向转弯。
关键词：爬壁；机器人；双体；遥控Abstractever since a long time ago，the outside walls of high buildings and large mansions are washed by the washing-wall workers washing with a rope winding between the buildings. This way is inefficiency and high-accidents. The working speed of wall-climbing robot is faster than the workers. And can work 10 hours continuously. It is safer and efficient.The research subject is wall-cleaning robot, which is used to clean the walls made of glass, o paint the walls, to examine the high building or to hang the scroll.The design specification include :1. To explain the purpose of the design of the robot and design content, summarize robotics research.2. To determine the overall program, so that robot walking on walls, cleaning the walls. Fans will be used for the air suction at the bottom of the body to achieve adsorption function; wheels are drived by motor to achieve walking and steering function; two bodies are connected by gears to achieve the obstacle avoidance function; motor drive the sponge whirling to achieve a clean function; remote the robot to clean.3. To carry out a selection of fan, the belt design calculations and calculated the distribution of the transmission ratio. Overrunning clutch with electromagnetic clutch and with the realization of body panels and a wind shift synchronization. With fans and the realization of the robot with an electromagnetic clutch flip monomer.4. To complete the electrical, electro-magnetic clutch control system and remote control design and software programming.The robot has a strong ability to adapt to the wall without vacuum supporting. Since the adsorption catamaran design, dual battery power supply, to avoid the accident resulted in the machine fell off.Vertical direction of the robot walking speed of 10m/min, portable tool for the realization of high-altitude operation, with a total weight 20Kg, parallel to the wall in any direction in turn.Keywords: wall-climbing; robot; catamaran; remote control目录第1章绪论 (1)1.1墙壁清洁机器人设计的动机 (1)1.2机器人技术的研究现状 (1)1.2.1 21世纪机器人技术的发展趋势 (1)1.2.2爬壁机器人的国际发展历程 (5)1.2.3爬壁机器人需要解决的问题 (6)1.3题目设计的内容 (6)第2章墙壁清洁机器人方案设计 (7)2.1设计任务分析 (7)2.2功能分析 (7)2.2.1总功能确定 (7)2.2.2功能分解 (7)2.2.3功能结构确定 (8)2.3功能分解 (8)2.3.1分功能原理解 (8)2.3.2系统方案求解 (8)2.4方案评价 (8)2.5系统方案原理图 (9)第3章传动系统设计计算 (13)3.1电机的选择 (13)3.2传动比分配 (13)3.3风机选择计算 (14)3.4同步带设计计算 (15)第4章典型零部件设计 (17)4.1行走装置设计 (17)4.2吸附装置设计 (17)4.3避障装置设计 (18)4.4清洁装置设计 (19)第5章控制系统设计 (20)5.1控制方案的确定 (20)5.2电机的控制设计 (21)5.2.1电机驱动器及驱动芯片的选择 (21)5.2.2 8253芯片简介 (22)5.2.3电机的控制 (24)5.3电磁离合器与风机的控制设计 (25)5.3.1继电器的选择 (25)5.3.2 I/O口的扩展 (26)5.3.3电磁离合器和风机的控制 (27)5.4无线控制设计 (27)5.4.1发射模块J05C (27)5.4.2接收模块J05C (27)5.4.3 PT2262/PT2272芯片简介 (28)5.5控制系统程序设计 (30)第6章结论 (38)第1章绪论1.1墙壁清洁机器人设计的动机随着城市的现代化，一座座高楼拔地而起。
高层玻璃幕墙清扫机器人机械部分设计简介本文档旨在描述高层玻璃幕墙清扫机器人的机械部分设计。
该机器人旨在提供一种自动化的清洁解决方案，用于清扫高层建筑的玻璃幕墙表面。
设计要求1. 结构稳定性：机器人的机械结构应具备足够的稳定性，以确保在高层建筑表面操作时不会发生意外。
2. 清洁效果：机器人的设计应能够有效地清洁玻璃幕墙表面，确保清洁效果达到预期。
3. 安全性：机器人设计应考虑到操作人员和周围环境的安全性，防止意外事故的发生。
4. 可靠性：机器人的机械部分应具备足够的可靠性，以确保长时间连续运行而无需频繁维修。
机械设计方案1. 结构设计- 机器人采用轮式移动结构，以确保在玻璃幕墙表面灵活移动。
- 主要结构材料选用高强度合金材料，以提供足够的结构稳定性和耐久性。
2. 清洁装置设计- 清洁装置采用可调节压力的喷水系统，以确保在不同情况下可选择适当的清洁压力。
- 清洁装置具备自动水量控制功能，避免浪费水资源。
- 配备可更换的清洁刷头，以适应不同类型的污垢和玻璃表面。
3. 安全设计- 机器人配备多重传感器系统，用于探测周围环境并避免与障碍物碰撞。
- 设计紧急停止按钮，以便在发生紧急情况时迅速停止机器人运行。
- 紧急疏散系统的设计，用于安全疏散操作人员。
4. 可靠性设计- 机器人配备电池和供电管理系统，以确保能够持续进行长时间的清洁操作。
- 机械部分采用模块化设计，方便更换和维修损坏或老化的部件。
结论高层玻璃幕墙清扫机器人的机械部分设计考虑了结构稳定性、清洁效果、安全性和可靠性等要求。
采用了轮式移动结构、可调节压力的喷水系统、多重传感器系统等设计方案，以提供一个自动化、高效、安全、可靠的清洁解决方案。
这将有助于提高高层玻璃幕墙清洁工作的效率和安全性。
家用清扫的结构设计家用清扫的结构设计一：引言家用清扫是一种智能化的家居，能够自动清扫地面上的灰尘和垃圾。
本文将详细介绍家用清扫的结构设计，包括的外观设计、控制系统、传感器、清扫机构等。
二：外观设计1. 尺寸与外形家用清扫需要具备足够的尺寸和外形，以便在各种居家环境中自由移动和清扫。
通常采用圆形或方形的外形设计，并具备合适的直径或边长。
2. 外壳材料外壳应采用高强度、耐磨损的材料，如ABS塑料或铝合金等。
外壳表面设计要光滑易清洁，以方便日常维护。
3. 底部设计底部应设计成平整且光滑的结构，以确保在地面上的稳定移动和清扫效果。
同时，底部还应安装清扫刷和集尘箱等清扫机构。
三：控制系统1. 主控芯片家用清扫的控制系统采用嵌入式主控芯片，具备高速运算和强大的数据处理能力。
常用的主控芯片有ARM、DSP等。
2. 电源管理控制系统应具备合理的电源管理能力，包括电池充电管理、电池容量检测、电源供电自动切换等功能。
3. 通信模块为了实现与用户的交互和远程控制功能，控制系统需要配置无线通信模块，如Wi-Fi或蓝牙模块。
同时，还需要具备数据加密和安全传输的功能。
四：传感器1. 碰撞传感器为了避免与障碍物碰撞，需要配置碰撞传感器。
常用的碰撞传感器有红外线传感器和超声波传感器。
2. 跌落传感器为了避免从楼梯等高处坠落，需要配置跌落传感器。
常用的跌落传感器有红外线传感器和压敏传感器。
3. 地面传感器为了识别不同地面的类型和硬度，需要配置地面传感器。
常用的地面传感器有红外线传感器和电容传感器。
五：清扫机构1. 清扫刷底部应配备高效的清扫刷，能够有效清除地面上的灰尘和垃圾。
常用的清扫刷有旋转刷和滚刷。
2. 集尘箱清扫刷将灰尘和垃圾刷进集尘箱，在集尘箱内部进行存储。
集尘箱需要具备一定的容量和密封性能。
3. 过滤系统清扫还需要配置过滤系统，能够对收集的灰尘和垃圾进行过滤，以保持空气的清洁。
常用的过滤系统有滤网和高效过滤器。
六：附件本文档附件包括家用清扫的外观设计图纸、控制系统原理图、传感器连接图和清扫机构示意图等。
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。
分类号密级U D C中国地质大学江城学院毕业论文（设计）玻璃清洁机器人吸附机构设计姓名：廖祖胜专业：机械设计制造及其自动化班级： 25201102学号： 2520110218指导教师：刘丽明助教论文外文题目：玻璃清洁机器人吸附机构设计论文主题词：玻璃清洁机器人复合吸附方式螺旋桨式轴流风机外文主题词： lass-wall cleaning robot Combined suction method Propeller type axial flow fan 矚慫润厲钐瘗睞枥庑赖。
论文答辩日期：答辩委员会主席：评阅教师：原创性声明本人呈交地学位论文，是在导师地指导下，独立进行研究工作所取得地成果，所有数据、图片资料真实可靠.尽我所知，除文中已经注明引用地内容外，本学位论文地研究成果不包含他人享有著作权地内容.对本论文所涉及地研究工作做出贡献地其他个人和集体，均已在文中以明确地方式标明.本学位论文地知识产权归属于培养单位.本人签名：日期：摘要玻璃幕墙清洁机器人是具有特定功能地壁面移动机器人，是特种机器人地一个分支.它不仅可以用于高层建筑外表面幕墙地清洗，还可用于特殊环境或者特殊设备地表面清洗以及检查.它是基于壁面移动机器人技术，并针对具体地作业对象研发具有明确功能地实用型机器人.其主要工作在高层建筑地玻璃幕墙表面，克服重力对自身地作用，携带清洗作业设备对建筑物玻璃幕墙表面进行清洗，从而将人们从危险地高空作业环境中解脱出来，不仅可以避免发生意外事故，而且可以提高清洗效率、节约成本，具有可观地市场前景.本文将在分析玻璃清洁机器人常见地吸附方式，以及国内外对玻璃清洁机器人所开发地新型吸附方式后，提出采用螺旋桨式轴流风机产生负压作为作为吸附方式地经济适用型吸附机构.在对机器人整体设计方案进行介绍，提出模块化地组装结构.在这基础上，对机器人地吸附机构进行设计分析，然后应用相关理论和设计软件进行参数设计和部件地结构设计，验证吸附机构.最后利用Pro/ENGINEER创建出所设计地玻璃清洁机器人吸附机构三维实体模型以及机器人整体模型.关键词：玻璃清洁机器人复合吸附方式螺旋桨式轴流风机AbstractGlass-curtain-wall-cleaning robot is a wall climbing robot with special functions, with is a branch of special robot. It not only can be used for cleaning the outer surface of the curtain wall of high-rise buildings, can also be used for surface cleaning and checking of special circumstances and special objects. It is a practical robot based on technology of the wall-climbing robot and having a clear function for specific research and development of the robot. Its main function is to overcome the effects of gravity on their own with cleaningequipment for cleaning in the glass-curtain wall-cleaning surface of high-rise buildings so that it can free people from dangers of aerial working environment, thus avoiding accidents, improving the efficiency of cleaning and saving costs. It has a considerable market prospect.In this paper, analysis of glass cleaning robots popular method of adsorption, as well as adsorption to glass cleaning robots developed by the new approach, using propeller-type axial-flow fan to create negative pressure as the economic application of adsorption mechanism of adsorption.Describes the overall design of the robot, presented modular assembling structures. On this basis, the adsorption mechanism and the design of the robot, and then apply the relevant theory and design structure design of software for design and components, verify the adsorption mechanism. Final application of Pro/engineer to design the robot building solid model.Key words: Glass-wall cleaning robot。
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。
尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。
对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。
作者签名：日期：指导教师签名：日期：使用授权说明本人完全了解大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。
作者签名：日期：学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。
除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。
本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。
作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。
本人授权大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。
涉密论文按学校规定处理。
作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日注意事项1.设计（论文）的内容包括：1）封面（按教务处制定的标准封面格式制作）2）原创性声明3）中文摘要（300字左右）、关键词4）外文摘要、关键词5）目次页（附件不统一编入）6）论文主体部分：引言（或绪论）、正文、结论7）参考文献8）致谢9）附录（对论文支持必要时）2.论文字数要求：理工类设计（论文）正文字数不少于1万字（不包括图纸、程序清单等），文科类论文正文字数不少于1.2万字。
3.附件包括：任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）。
4.文字、图表要求：1）文字通顺，语言流畅，书写字迹工整，打印字体及大小符合要求，无错别字，不准请他人代写2）工程设计类题目的图纸，要求部分用尺规绘制，部分用计算机绘制，所有图纸应符合国家技术标准规范。
图表整洁，布局合理，文字注释必须使用工程字书写，不准用徒手画3）毕业论文须用A4单面打印，论文50页以上的双面打印4）图表应绘制于无格子的页面上5）软件工程类课题应有程序清单，并提供电子文档5.装订顺序1）设计（论文）2）附件：按照任务书、开题报告、外文译文、译文原文（复印件）次序装订3）其它毕业设计中文摘要毕业设计（论文）外文摘要目录第一章引言 (1)1.1 课题背景 (1)1.2 国内外擦玻璃机器人的研究概况 (1)1.3 本课题的主要工作 (3)第二章家用擦玻璃清洁机器人总体方案设计 (3)2.1 家用擦玻璃清洁机器人的设计原则 (4)2.2 家用擦玻璃清洁机器人的总体方案的确定 (4)2.2.1 家用擦玻璃清洁机器人的总体方案 (4)2.2.2 总体方案的对比与选择 (12)第三章家用擦玻璃清洁机器人详细结构设计 (14)3.1 关键部件的选型 (14)3.1.1 电机的选型 (14)3.1.2 微动开关的选型 (15)3.1.3 电池的选择 (15)3.1.4 磁铁的选择 (16)3.2 微动开关缓冲机构的设计 (16)3.3 磁铁升降机构的设计 (17)3.3.1 磁铁升降机构的ANSYS分析 (18)第四章家用擦玻璃清洁机器人控制系统设计 (21)4.1 单片机控制系统电路的设计 (21)4.1.1 单片机系统元器件的选型 (21)4.1.2 单片机系统的硬件电路及I/O口分配 (25)4.2 单片机系统编程框图 (25)第五章家用擦玻璃清洁机器人样机研制与调试 (27)5.1控制电路板的设计与调试 (27)5.1.1 PCB设计 (27)5.1.2 电路板的调试 (28)5.2 家用擦玻璃清洁机器人样机的制作 (31)5.3 家用擦玻璃清洁机器人样机的测试 (31)第六章总结与展望 (33)参考文献 (34)致谢 (35)附录 (37)1 引言1.1 课题背景智能家居近两年发展火热，作为其重要组成部分的智能服务机器人也不甘示弱，伴随着计算机和自动化技术的迅速发展,人们对机器人的智能性的要求也越来越高，同时智能服务机器人产业近年来也陆续被写入国家发展战略。
2006年,发展智能服务机器人被列入《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》; 2012年,我国出台《智能制造科技发展“十二五”专项规划》和《服务机器人科技发展“十二五”专项规划》，足见我国对机器人行业发展的重视。
在智能机器人如火如荼得发展过程中，目前具有一定的智能性的清洁机器人也成为研究热点之一,智能清洁机器人系统的研究在发达国家受到广泛的关注,许多高科技应用领域,以及实际生产实践中的特殊应用环境的强烈需求更成为它不断发展的强劲动力。
近年来,都市中的高层建筑越来越多,目前对高层建筑的玻璃窗的清洗工作主要还是由清洗工人搭乘吊篮完成的,传统的人工清洗方式既危险,效率又低且成本高，但如果自己清洗的话不仅有危险而且费时费力，况且现在更多的人们希望从繁琐的日常事务中解放出来，因此迫切需要一种设备协助甚至替代人来完成玻璃的清洗工作。
1.2 国内外擦玻璃机器人的研究概况众所周知，日本是机器人发展较为发达的国家，其对智能机器人的研究实力雄厚，值得我们学习，下图的多用途壁面机器人是一个日本开发的清洁机器人的范例：该机器人自重100kg，同时可载150kg负重，小车的车轮上具有磁性设计，采用磁吸附方式吸附在墙壁上，可直接越过坑洼不平的墙面以及其他墙上的不明障碍物，多用于桥墩底部、玻璃幕墙等检测和修复作业。
上图的双车体机器人也是由日本人研制，其采用负压吸盘吸附，在运行过程中吸盘与壁面之间产生有滑动密封效果，强大的大气压能够保证小车不会从墙壁上滑落，由四个高摩擦系数的轮子贴合在墙壁面上，在吸盘保持负压的过程中，机器人通过控制轮子的正反转控制机器人的行走方向，轮子的差速保证了机器人的转弯功能的实现，且由于四个轮子均为独立控制，所以该机器人控制起来显得格外灵活。
不仅国外有类似的清洁机器人，国内虽然起步较晚，但也已经有了相对成熟的东西，图1.3为北京航空航天大学机器人研究所研制的用于清洗国家大剧院玻璃幕墙的样机，图上所示为该机器人工作在国家大剧院的场景，其由攀爬机构、俯仰调节机构、移动机构和清洗机构等部分构成，总长约3m, 高0.5m ，宽1m, 整个机身主体由铝型材搭建而成，不仅强度高而且相对重量也轻了许多，其在工作过程中把安装在建筑物上的滑动导杆作为中介，成功避免了机器人对建筑物的直接抓取所可能带来的损伤以及其他不安全因素。
图1.1 多用途壁面机器人图1.2 双车体机器人图1.3北航清洁机器人通过对上述文献的分析，无论是国外的多用途壁面机器人还是国内的清洗机器人，在体积及重量上都相对较大，多用途壁面机器人本身就重达100kg，显然这个重量是普通家庭玻璃难以承受的，而北航机器人研究所所研发的清洁机器人样机高度竟然达到了2.9米,这对于比较宽阔的玻璃幕墙来说,清洗起来确实方便、迅速，但是对于一些普通的家庭玻璃窗来说,这明显是不合适的。
1.3 本课题的主要工作本设计拟在设计一款机器人，该机器人能够实现全自动擦拭家庭玻璃的功能，而且需确保擦拭无死角且擦拭干净。
具体工作如下：（1）进行机器人机械结构设计，绘制机器人的三维图，并在三维图的基础上导出其二维图，然后进行ansys分析工作，以确保机械结构的合理性。
（2）联系厂家进行机械部件的加工，并将各个部件进行实体装配。
（3）设计PCB板子并联系厂家加工以作为控制机器人的硬件。
（4）基于单片机控制系统进行C语言编程，以完成整个机器人的擦拭功能。
（5）将机器人在玻璃上进行上机调试，完善程序，确保机器人能够将玻璃擦拭干净。
2 家用擦玻璃清洁机器人总体方案设计2.1 家用擦玻璃清洁机器人的设计原则家庭用擦玻璃机器人在国内还比较少，国外虽然做的相对成熟但产品一般比较昂贵，并不能实现普及到国内的大部分家庭中愿景，因此，我们要设计一款具有自主知识产权的成品低廉的擦玻璃机器人，与此同时，本课题的设计过程中也要保证如下原则：（1）该机器人能够实现擦拭各种厚度的玻璃的工作，而且各个部件具有较好的互换性，以便维修。
（2）各零件应便于装配，便于加工。
（3）机器人应操控简单，可以实现无线控制。
（4）机器人真正实现智能化，能够全自动地将自己的擦拭任务完成。
2.2 家用擦玻璃清洁机器人的总体方案的确定在经过无数的文献查阅以及自己的思考工作之后，我已经对擦玻璃机器人有了进一步的认识，经过对文献的整合以及自己的创新，我最终确定了以下几套相对可行的方案。
2.2.1 家用擦玻璃清洁机器人的总体方案总体方案一：图2.1 仿人形擦玻璃机器人如上图所示，将擦玻璃机器人做成完全仿人型的自动化机器，机器人的手上安装有擦拭玻璃的抹布以及刷子等，通过对机器人的示教编程，机器人能够记住各个关节的角度，以及擦玻璃的运行模式，就能够达到全自动擦拭的目的。
机器人底部由四个轮子支撑，其中包括两个具有驱动能力的动力轮和两个万向轮，这样能够在运用最少的驱动的前提下，确保机器人具有前往各个方向运行的能力，与此同时机器人的各个轮子均具有升降功能，即能够确保机器人在相对不平的地板上能够自由地运行；然后往上看是机器人的中干，其腰部由具有三个自由度的旋转杆构成，其机构简图如图2.2所示正如图2.2中表达的那样，机器人的腰部底端具有一个竖直的旋转副，再往上具有两个水平的旋转副，到此该空间开链机构给机器人的末端执行机构-擦拭手爪，提供的自由度为3。
图2.2 机器人中干结构简图图 2.3 机器人上肢结构简图图2.3所示机构见图为机器人的上半部分，其中支架的旋转副代表机器人的肩关节，然后以下关节依次代表机器人的肘关节和腕关节，不难看出，该部分机构给机器人末端执行构件提供的自由度为3，而整个机器人的机构为空间开链机构，所以综上所述可以得出，机器人的自由度为6，可以实现各种所需要的空间动作。
总体方案二：采用永磁式的双面吸附小车贴在玻璃两侧的运动来实现擦玻璃的功能。
小车分为两个部分：包括主动小车和从动小车，其分别位于玻璃的内侧和外侧，通过相互间强磁铁的吸附来保证小车贴在玻璃上不会滑落，巧妙的编程给了小车灵魂，通过主动一侧带动从动一侧在玻璃上按照程序中编写的路径行走，并在移动过程中通过两面小车底盘的擦拭装置将玻璃擦拭干净。
