玻璃自动除尘设备的毕业设计.doc

1 前言 1.1 擦窗机器人概述 机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。擦窗机器人是一种仿人操作，模仿人工作业的部分动作，具有可持续长时间工作、精确度高、抗恶劣环境的能力，从某种意义上说他是机器进化的产物。随着城市的发展，越来越多的高城建筑纯粹安在大都市中。高层建筑玻璃幕墙的清洗是一种繁重而危险的工作。人工清洗不仅费用高、效率低，而且十分危险。随着机器人技术的发展。出现了各种各样的特种机器人，这为解决高层建筑幕墙的清洗问题提供了一个新思路。由于擦窗机器人在高空中工作，驱动与重量效率比是一个很重要的性能指标。从某种意义上来说擦窗机器人是机器人进化的产物，它是工业以及非产业界的重要生产和服务设备，也是先进制造技术领域不可缺少的自动化装备。在生活生产中，是用机械手可以提高工作的自动化水平和劳动生产率：可以减轻劳动强度、保证擦洗质量、实现安全生产；尤其在高楼层、低安全系数、人工难以达到及对身体有伤害的恶劣环境中，他能代替人们工作，意义非常重大。因此，随着玻璃幕墙建筑物的推广，这种擦窗机器人正得到越来越广泛的引用.这种擦窗机器人的专用性强目前仅应用于玻璃表面的清洗，但是未来如果可以应用这种技术并将其稍加改进将会有可能应用于很多领域，因此它具有很广的发展前途。 1.2 擦窗机器人的组成及分类 擦窗机器人是的主要组成部分：行机构、驱动系统、控制系统以及位置检测装置等组成。各系统相互之间的关系如方框图2-1所示[2]。 图 1.1 系统关系方框图 (一)执行机构 功能的实现主要是通过两个机构来完成的——楼顶升降装置和爬壁小车，因此其执行机构也由这两个装置来决定。楼顶升降装置的执行机构主要包括缆绳支架、缆绳、蜗轮蜗杆减速器、导向小车和导轨等部分组成；爬壁小车的主要执行机构是包括辊刷、雨刮、喷嘴、水箱、缆绳滑轮等部分组成。 1、导轨 导轨即是与楼小车配合的导向机构。该导轨的长度是根据玻璃幕墙的宽度来设置的，导轨的长度决定了该擦窗机器人的有效作业面积。由于楼顶小车同时还担负着爬壁小车的重量因此有可能会发生倾覆，为了避免产生倾覆，该导轨要设置成燕尾槽型的，可有效的防止产生倾覆。 2、雨刮 雨刮即是仿照汽车雨刮的原理，将辊刷没有清理干净的污物在清洁剂的帮助下清洁干净。该雨刮设置在正中央，这样更加有利于爬壁小车的双向工作，其前后各有一排喷嘴。 3、缆绳 是连接楼顶升降小车和爬壁小车的部件，并可用来调整爬壁小车的方位与速度。 4、喷嘴 喷嘴和导管相连，导管和水泵相连，水泵和水箱相连，里面的液体是水和清洁剂的混合溶液，而喷嘴的作用是将导管里的清洁剂雾化并喷洒与于玻璃表面辅助完成清理功能。该喷嘴有两排分别位于雨刮的两侧 5、蜗轮蜗杆减速器 蜗轮蜗杆减速器是实现爬壁小车低速匀速运动的机构， 6、缆绳支架 即是缆绳的储存装置，该缆绳支架随着蜗轮轴的转动而转动，它通过两个定位销固定。缆绳随着支架的转动而实现卷入卷出，随着缆绳的卷入卷出爬壁小车也边实现上升与下降。 7、缆绳滑轮 缆绳滑轮共有两个并固定于爬壁小车的两侧，缆绳通过楼顶小车的缆绳支架依次穿过这两个滑轮并最终固定于楼顶小车上，这样设计的目的在于有利于爬壁小车的平衡。 8、缆绳滑轮 缆绳滑轮共有两个并固定于爬壁小车的两侧，缆绳通过楼顶小车的缆绳支架依次穿过这两个滑轮并最终固定于楼顶小车上，这样设计的目的在于有利于爬壁小车的平衡。 9、辊刷 辊刷即是清洁的执行机构，它所作用的对象是玻璃表面的灰尘和较难清理的污物。该辊刷是有三部分组成，龙骨、辊轮和毛刷组成。爬壁小车工有两个辊刷，因其可以实现前进与倒退因此前后各一个，放置于小车的前后两端。 10、水箱 水箱即是清洁剂的储存场所。 (二)控制系统 控制系统是支配着爬壁机器人按规定的要求运动的系统。控制系统有电气控制和射流控制两种，它支配着爬壁机器人按规定的程序运动，并记忆人们给予其的指令信息(如动作顺序、运动轨迹、运动速度及时间)，同时按其控制系统的信息对执行机构发出指令，必要时可对它的动作进行监视，当动作有错误或发生故障时即发出报警信号。 (三)驱动系统 驱动系统是驱动机器人执行机构运动的动力装置调节装置和辅助装置组成。常用的驱动系统有液压传动、 气压传动、机械传动。控制系统是支配其按规定的要求运动的系统。目前该擦窗机器人的控制系统一般由程序控制系统和电气定位(或机械挡块定位)系统组成。而本次设计所采用的驱动系统则是通过机械传动的方式来实现。此系统共需两部电机，一部支流电机通过蜗轮蜗杆减速器控制爬壁小车的运动，一部步进电机用来实现楼顶小车的前进。 (四)位置检测装置 控制执行机构的运动位置，并随时将执行机构的