机械5

爬墙机器人总体结构及清洗装置、控制系统硬件设计 摘要:爬壁清洗机器人是一种能够在垂直壁面上进行清洗作业的移动式服务机器人。它属于极限作业机器人的一种，可以将人从危险的工作中解脱出来，因而在建筑清洗行业有着广泛的用途和很高的使用价值。研究高效、简洁的高楼壁面清洗机器人正是本课题的要求。 使用爬壁清洗机器人进行高层建筑幕墙自动清洗，其实现的关键是机器人的移动方式、吸附方式以及清洗技术。本文研究的目的是设计一种面向高层幕墙的可靠、高效、省时、安全的清洗作业系统。因此，如何合理实现爬壁清洗机器人的三大技术是本设计的关键。 本文通过对国内外爬壁清洗机器人现状进行了系统的分析与比较，l主要论述了爬壁清洗机器人的行走方式、吸附方式、清洗装置、控制系统。首先介绍了国内外爬壁机器人研究现状，阐明本课题研究的目的、意义。然后进一步介绍了本爬壁清洗机器人总体结构，同样也要求设计出合理高效的清洗装置，并在此基础上着重阐述了爬壁清洗机器人控制系统主要问题及其解决方法，机器人的控制系统主要必须完成对机器人行走、吸附、清洗等的控制，必须具有操作简单、可靠、高效、方便等特点。 关键词:爬壁机器人清洗移动吸附机器人控制 The Desig
ni
ng of the Overall Structure,Clea
ni
ng Device a
nd Co
ntrol System of the Climbi
ng Robot Abstract：A climbi
ng robot that provides clea
ni
ng service o
n the glasswall of high-rise buildi
ngs is a movi
ng service robotwhich ca
n do the clea
ni
ng job o
n theverticalwalls.It is o
ne of the limit operatio
ns that ca
n relieve huma
n bei
ngs from hazardous jobs,thus it has awide ra
nge of applicatio
ns a
nd highvalue i
n the clea
ni
ng co
nstructio
n i
ndustry.Researchi
ng efficie
nt,simplewall clea
ni
ng robot is the request of the subject. The use ofwall-climbi
ng robot for clea
ni
ng high-rise buildi
ngwalls automatic clea
nsi
ng,its realizatio
n is the keyto thewayof move,adsorptio
n a
nd clea
ni
ng tech
nology.The purpose of this paper is to desig
n a clea
ni
ng systemwhich is reliable,efficie
nt,time-savi
ng a
nd safe.Therefore,howto reaso
nablyachieve the three tech
nologies of thewall-climbi
ng clea
ni
ng robots is the keyto the desig
n. Bythe a
nalysis a
nd compariso
n to i
nter
nal a
nd exter
nalwall-climbi
ng clea
ni
ng robot,the paper mai
nlydiscusses thewayof move,adsorptio
n,clea
ni
ng equipme
nt,a
nd co
ntrol system.I
n the first place,it i
ntroduced the research status of the domestic a
nd abroadwall-climbi
ng clea
ni
ng robot a
nd poi
nted out the purpose a
nd sig
nifica
nce of this paper.The
n it i
nformed us further of the overall structure of the clea
ni
ng of thewall-climbi
ng robots,requesti
ng to desig
n a ratio
nal a
nd efficie
nt clea
ni
ng device aswell.Based o
n it,it explai
ned the mai
n problems a
nd solutio
ns of thewall-climbi
ng clea
ni
ng robot co
ntrol system.The co
ntrol system of the robot must be completed for the move of robot,adsorptio
n,clea
nsi
ng co
ntrol,a
nd simple,reliable,efficie
nt a
nd co
nve
nie
nt features. Keywords: climbi
ng robot clea
ni
ng move adsorptio
n robot co
ntrol 目录 1绪论 1.1爬壁机器人概述(1) 1.2壁面清洗发展阶段(2) 1.3国内爬壁清洗机器人的发展状况(3) 1.3.1单吸盘真空吸附式爬壁机器人发展状况(3) 1.3.2多吸盘真空吸附式爬壁机器人发展状况(4) 1.3.3磁吸附爬壁机器人发展状况(5) 1.3.3其它类型爬壁机器人发展状况(6) 1.4爬壁清洗机器人研究的技术难点(6) 1.5爬壁清洗机器人的应用前景(7) 1.6爬墙清洗机器人研究内容及目标(7) 1.6.1研究内容(7) 1.6.2目标(7) 2爬壁清洗机器人系统方案设计 2.1技术性能指标(9) 2.2爬壁机器人的总体方案设计(9) 2.2.1爬壁清洗机器人的移动方式(9) 2.2.2爬壁清洗机器人吸附方式(10) 2.2.3爬壁清洗机器人清洗装置(11) 2.2.4爬壁清洗机器人控制方案(12) 2.2.5爬壁清洗机器人驱动方案(12) 2.4小结(14) 3爬壁清洗机器人本体设计 3.1清洗机器人本体结构(16) 3.2机器人气动元器件选择(17) 3.2.1 X、Y驱动气缸(18) 3.2.2短行程气缸(18) 3.2.3真空发生器(18) 3.2.4真空吸盘(20) 3.2.5 CPE电磁阀(20) 3.2.6单向节流阀(21) 3.4安装台面设计(21) 3.4安装台面上元器件安装(22) 4清洗装置设计 4.1墙面污垢形成原因(24) 4.2清洗装置整体设计(25) 4.2.1清洗剂的选择(25) 4.2.2喷淋系统的设计(25) 4.2.3清洗刷的设计(26) 4.3爬壁清洗机器人的清洗过程(27) 5机器人控制系统硬件设计 5.1爬壁清洗机器人控制系统概述(31) 5.2 PLC特点(31) 5.3机器人控制系统硬件设计(32) 5.3.1 PLC选型(33) 5.3.2控制系统主要任务(34) 5.3.3 PLC输入/输出端子接线(36) 5.4机器人控制系统程序实现(36) 5.4.1 PLC软件系统程序结构(36) 5.4.2 PLC接口信号定义(37) 5.4.3初始化程序(38) 5.4.4四个基本动作程序实现(38) 5.5小结(42) 6结论与展望 结论与展望(43) 参考文献(45) 致谢(46) 附录A梯形图(47) 附录B PLC输入/输出端子接线图…………………………………(55) 附录C气动系统中执行元件与控制信号(56)