擦玻璃機器人報告

1、擦玻璃清洗機摘要本文主要介紹了擦玻璃清洗機結(jié)構(gòu)部分和采用相關(guān)技術(shù)以及預(yù) 測研究成果前景，還有設(shè)計任務(wù)分配。關(guān)鍵詞擦玻璃清洗機 真空吸附 機器手 機器腳 中間體1 引言近年來，隨著國經(jīng)濟的發(fā)展，城市高層建筑成倍的增長，由于高 層外壁的玻璃隨著時間的延長， 外壁玻璃上增加了許多的粉塵和其他 污物。至今，有 95% 城市高樓玻璃外壁采用的是人工清洗完成，它 不僅投入大，效率低，費工時時，而且極其危險，因此我們小組決定 設(shè)計一種能攜帶清洗裝置或其他功能在高樓玻璃外壁移動的機器。 代 替人進行高空作業(yè)， 使人脫離人生安全的危險自動化的機器。 我們采 用了吸盤和履帶合作的技術(shù)。 它具有結(jié)構(gòu)簡單， 穩(wěn)定可靠

2、，操作方便， 成本低，便于大量生產(chǎn)等特點。對于以上特點，該機器可應(yīng)用大量高 樓玻璃的清洗工作， 也可以再一層樓上用多個機器， 這樣可以大大的 改善工作效率提高，具有一定的使用價值， 可減少人工清洗的危險度， 也大解放社會生產(chǎn)力，所以有一定的開發(fā)前景和經(jīng)濟市場。擦玻璃清洗機的結(jié)構(gòu)部分擦玻璃清洗機的結(jié)構(gòu)部分分二大類 ; 一 機器本體 ; 二 控制系 統(tǒng);機器本體又分二大類 ; 一 機器支架 , 二 運動動力系統(tǒng)。 機器支 架分為；擦玻璃機器手，中間體，機器腳。2 擦玻璃機器手對于整個擦玻璃清洗機 ,經(jīng)過我們小組對幾種擦玻璃機器手的對 比加分析后，得出最優(yōu)的方案 ,所以我們小組采用天真發(fā)明一種擦玻

3、璃機械手， 其特征在于它是由轉(zhuǎn)盤擦頭、 手桿、軸承及雙拉線所構(gòu)成； 所說的轉(zhuǎn)盤擦頭是一帶一個直角的硬板及與之固定的擦拭軟布構(gòu)成， 該轉(zhuǎn)盤擦頭的硬板面中心位置有一連接座， 連接座處裝有軸承， 所說 的手桿與軸承中的軸心相連接，手桿下端裝有呈平行板狀的拉線支 架，二拉線的各一端裝在拉線支架上呈可拉動狀， 另一端分別固定連 接于轉(zhuǎn)盤擦頭的直角下兩端，轉(zhuǎn)盤擦頭依軸承、手桿及二拉線呈 18 0可旋轉(zhuǎn)狀。我們選擇小組選擇這種擦玻璃機器手的理由是 : 1. 構(gòu)造簡單，使 用方便、安全，可解決擦玻璃的各種情況； 2. 成本低。在機器手的清洗端， 我們采用市面上最新的去污方法， 就是采用 非接觸式去污技術(shù)，采用

4、這種技術(shù)的優(yōu)點是，既無壓力，又不加清洗 劑，體現(xiàn)了簡潔，環(huán)保的設(shè)計理念。3 中間體中間體主要是控制系統(tǒng)和無線攝像頭。為了設(shè)計成本的考慮，我們小組采用了玩具賽車的控制系統(tǒng)，原理是用遙控板對擦玻所以我們小組用玩具ES598PCI單板開發(fā)機個擦玻璃清洗劑控制調(diào)，并能實現(xiàn)左轉(zhuǎn)右I口 1375三羊廠畑啊*jiWD1盟|.瓷弋蹴肌|七璃機器人遙控控制。賽車上的 STAR和接口芯片設(shè)計一器，能實現(xiàn)速度可轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)向的同時要有指示燈。上面我們小組采用無線電控制系統(tǒng)，這樣就可以使擦玻璃清 潔機和地面人員操作分離了。為了讓擦玻璃清洗機在高樓的外壁玻璃上準(zhǔn)確無誤的擦玻璃，所以我們小組采用了無線攝像頭實時監(jiān)控技術(shù)， 是在

5、地面人員可以實時 觀察擦玻璃清洗機高空作業(yè)的情況。從成本和個方面的考慮，我們采用了普通的攝像頭，它不但價格 相對較低，而且可以達到操作的要求。4 機器腳機器腳主要是動力系統(tǒng)，吸盤和履帶，則擦玻璃清洗機行走方式 是吸盤和履帶并用方式。動力系統(tǒng)的動力我們采用玩具車上的有刷電機。 有刷電機有成本 低和動力的功率足以能讓機器在玻璃上自由的移動。 如下是動力系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖re 2*1電機的有刷電機的結(jié)構(gòu)如下：它的定子上安裝有固定的主磁極和電刷,直流電源的電能通過電刷和換向器轉(zhuǎn)子上安裝有電樞繞組和換向器。進入電樞繞組，產(chǎn)生電樞電流，電 樞電流產(chǎn)生的磁場與主磁場相互作 用產(chǎn)生電磁轉(zhuǎn)矩，使電機旋轉(zhuǎn)帶動 負(fù)載。有刷

6、直流電機的工作原理圖如圖。在有刷直流電機的固定部 分有磁鐵，這里稱作主磁極；固定部 分還有電刷。轉(zhuǎn)動部分有環(huán)形鐵芯 和繞在環(huán)形鐵芯上的繞組。圖2-1所示的兩極有刷直流電機的固定部 分（定子）上裝設(shè)了一對直流勵磁的靜止的主磁極 N和S,在旋轉(zhuǎn)部分 （轉(zhuǎn)子）上裝設(shè)電樞鐵芯。定子與轉(zhuǎn)子之間有一氣隙。在電樞鐵芯上放 置了由A和X兩根導(dǎo)體連成的電樞線圈，線圈的首端和末端分別連 到兩個圓弧形的銅片上，此銅片稱為換向片。換向片之間互相絕緣， 由換向片構(gòu)成的整體稱為換向器。換向器固定在轉(zhuǎn)軸上，換向片與轉(zhuǎn)軸之間亦互相絕緣。在換向片上放置著一對固定不動的電刷B1和B2，當(dāng)電樞旋轉(zhuǎn)時，電樞線圈通過換向片和電刷與外電

7、路接通。吸盤的作用使擦玻璃清洗機貼住在高樓的玻璃上不能掉下來。經(jīng)過我們小組多天的收集相關(guān)的資料，從真空吸附型，緊握吸附型，粘 貼吸附型，靜電吸附型以及磁力吸附型。經(jīng)過各方面因素的考慮，所 以我們采用了真空吸附型。這種吸附型：它是一種較為輕便，具有易于控制的吸附類型。主要依靠真空負(fù)壓原理，使得吸盤吸盤吸附在壁上。對于這種吸盤的大小和吸力的函數(shù)關(guān)系。如下吸盤直徑D （ cm）1013162025324050吸持面積0.781.333.013.144.478.0412.614.6（cm2）5吸盤的垂直提升力11.517.542.769.9109.170.（N ）6.837927.322565(-0.

8、04MPa)這種吸附存在一定的缺陷，就是在不平整的墻面上的吸附能力急劇下降，所以我們設(shè)計的機器在適應(yīng)圍被限制在表面粗糙較小，表面相對平整的壁面上。在至今為止，采用這種吸附類型的有品貝大學(xué)的DEXTER 機器人和香船大學(xué)的 WALLWALKER 機器人履帶的作用使擦玻璃清洗機能在玻璃向前向后移動以及自由的 轉(zhuǎn)動。對于擦玻璃清洗機行走方式這個難題， 我們小組進行了討論之 后，從坦克的移動方式得到了啟示，大家一致認(rèn)為用坦克的履帶式， 因為想增大清洗機與玻璃的摩擦力增大，由摩擦力公式得：f摩=K*F , 有二種方式。增加接觸面積，和用摩擦系數(shù)大的物質(zhì)。由于坦克的履 帶是接觸面積最大，使之擦玻璃清洗機在

9、高樓玻璃外壁上不容易打 滑。在履帶表面加一種特殊的摩擦物質(zhì)聚四氟乙稀。 這種物質(zhì)有 較好的摩擦系數(shù)。在（一）溫度性能：聚四氟乙烯（PTFE）樹脂材料的高溫穩(wěn)定性來自于極強的碳 -氟原子鍵，并且由此確定了聚四氟 乙烯（PTFE）樹脂材料成為一種非常有用的抗高溫聚合物。因而聚 四氟乙烯（PTFE）樹脂材料在超過幾乎所有其它熱塑料和合成橡膠 的高溫極限下仍保持其性質(zhì)不變。同時，與其它聚合物相比，在抗純 壓力和高溫時，聚四氟乙烯（PTFE）樹脂材料的熔融粘度也非常高。 因為聚四氟乙烯（PTFE）樹脂材料具有極高的抗熱裂變極限和很高 的熔點和自燃點，聚四氟乙烯（PTFE）樹脂材料能耐高溫和火焰。 在正常

10、的工作溫度圍，聚四氟乙烯（PTFE）額定溫度上限是260 C, 在此情況下，它不熱裂變。在觀察 260-360 C圍，重量損失相當(dāng)小， 并且損失是由于在聚合中吸收少量氣體和水分。只有在溫度超過 400 C情況下，聚四氟乙烯（PTFE）樹脂材料的熱裂變才變得明顯。（二）化學(xué)穩(wěn)定性，（三）電學(xué)性能，（四）安全可靠性。從這方面的 考慮，我們小組決定用這種物質(zhì)相對較好。5 應(yīng)用原理遙控板擦玻璃清洗機操作行動6 技術(shù)采用1 吸盤和履帶技術(shù) 2 無線控制技術(shù) 3 無線攝像頭實時監(jiān)控技術(shù)4 非接觸式去污技術(shù)7 結(jié)論我們小組對這個擦玻璃清洗機設(shè)計的思路， 對于高樓外壁玻璃的 清洗工作，我們借用了賽車的 STAR ES598PCI 單板開發(fā)機和接口芯 片設(shè)計一個擦玻璃清洗劑控制器， 實現(xiàn)了通過地面手持人機交互設(shè)備 無線控制高空擦玻璃器擦洗玻璃的一些功能， 如：控制終端和主機能 進行良好交互， 主機可根據(jù)指令而做相應(yīng)工作； 控制設(shè)備可以根據(jù)主 機應(yīng)答對本次操作結(jié)果進行提示； 主機可沿著玻璃面實現(xiàn)上移、 下移 運行；主機有一