管道清扫机器人系统的设计与实现

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1、摘要摘要近年来，随着我国城市建设的高速发展，使用空调设备的日益增多，同时对于保持空调通风系统洁净(特别是高层建筑的通风管道)问题也随之产生。我国中央空调应用晚于国外，空调清扫行业也在逐步发展，尤其是“非典”之后，空调这一问题引起了高度重视。本文对中央空调管道清扫机器人的关键技术进行了研究，为机器人完成空调管道中的作业任务提供了更有效的解决方案。本文所研究的管道清扫机器人应用于中央空调风管内的环境检测和扫落附着在管壁的灰尘。管道清扫机器人可分为车体系统和外控系统两大部分。车体系统主要包括移动载体、清扫装置、车载控制系统和环境感知系统(视频，避障系统)

2、；外控系统主要包括控制箱和上位机监控系统。论文对以下方面进行了研究和探讨：1．管道清扫机器人系统总体规划，确定了三种不同的系统组态方式；2．管道清扫机器人系统方案设计，包括：驱动电机的选择、驱动功率计算、车体越障能力和最小转弯半径分析等；’3．管道清扫机器人机械结构的设计：4．管道清扫机器人车载控制系统软、硬件设计，包括：驱动电路与控制方式的设计、通讯接口设计、环境感知检测模块的设计等；5．控制箱软、硬件设计，包括：液晶显示、键盘接口、通讯接口等：6．上位机监控系统的设计。本文从系统整体、硬件、软件三个角度介绍了管道清扫机器人设计与实现过程。最后对

3、所设计的管道清扫机器人进行实验验证，达到了预期目标。同时指出系统存在的不足，以及对进一步改进思路进行了分析总结。关键词管道机器人；电机协调；控制策略；测距传感器；PID控制ABSTRACTABSTRACTNowadays，埘mthehighlydevelopmentofChinacityconstruction，itusedmoreandmoreairconditioningequipmerit．Atthesametime，itcausesaproblemabouthowtokeepairventilationsystemclean(especia

4、llyintallarchitectureairventilation)．InChina,centralairconditionhasbeenusedlaterthaninabroad．Aircleanbusinessisdevelopinggradually．AfterSarSWasexposed，airconditioncleanproblemarousedpeople’Swideconcern．Inthispaper，thekeytechnologyusedincentralairconditioncleanrobotWasresearche

5、d，itprovideamoreeffectivemethodwhichisusedinairconditioncleanrobottofinishittask．Airconditioncleanrobotthatthispaperresearchedisappliedtodetectenvironmentandsweepdustattachingonpipewall．PipecleanrobotCallbedividedintotwoparts，vehiclebodysystemandcontrollingsystem．Vehiclebodysy

6、stemincludedmovingvehicle，cleanequipment，controllingsystemonboardandenvironmentperceptionsystem(video，obstacleavoidancesystem)；ControllingsystemfromaboardmainlycontainscontrollingboxandPCmonitorsystem．TKspaperresearchonfollowingaspects：1、Pipecleanrobotsystemoveralldesign，three

7、differentmodesofsystemconfigurationweredetermined；2、Pipecleanrobotsystemschemedesign，including：theselectionofdrivingmotor，thecalculationofdrivingpower,analyzingvehicleobstaclenegotiationandminimumradiusofturncot；3、Themechanicalstructuredesignofthepipcleanrobot；4、111edesignofon

8、boardcontrollingsystemsoftwareandhardware，including：drivingci