基于磁吸附的双面擦玻璃机器人设计

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1、分类号：密级：UDC：编号：201331204022河北工业大学硕士学位论文基于磁吸附的双面擦玻璃机器人设计论文作者：郝建龙学生类别：全日制专业学位类别：工程硕士领域名称：机械工程指导教师：张建华职称：副教授DissertationSubmittedtoHebeiUniversityofTechnologyforTheMasterDegreeofMechanicalEngineeringBASEDONTHEMAGNETICADSORPTIONDOUBLE-SIDEDWIPEGLASSROBOTDESIGNByHaoJian-longSu

2、pervisor:Prof.ZhangJian-huaMay2016原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、

3、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（保密的学位论文在解密后适用本授权说明）学位论文作者签名：日期：导师签名：日期：摘要随着城市现代化的发展和城镇化速度增加，出现了越来越多的玻璃壁面建筑，同时也为建筑外壁清洗带来许多困难。现有高层建筑外壁清洗，大多采用“一桶水、一根绳、一块板”的作业方式（人工擦拭方式），现有作业方式工作效率低、劳动强度大、耗资大，稍有不慎就会出现事故，造成人员伤

4、亡。因此，以玻璃壁面清洁机器的清洗方式越来越到广泛的关注，其能够有效使人们从高空中危险、繁重体力劳动中解脱出来，应用机器人来代替一部分高空清洁作业也是未来清洁工作的发展趋势。对壁面清洁机器人的研究已经成为高校和企业的研究热点之一。本文主要针对玻璃壁面清洁机器人进行研究和设计。针对现有玻璃壁面清洁机器人的缺陷，提出了一种采用可调升降高度永磁吸附、轮式移动主体结构方案，主要解决现有清洁机器人工作过程中转弯缓慢、对玻璃边角清洗效果差的问题。首先，基于各种吸附方式和行走方式的分析，提出采用永磁吸附和轮式移动结构。其次，分析清洁机器人在玻璃壁面的

5、受力状态，并对机器人外观尺寸、整体结构等综合考虑，确定清洁机器人电机、轮胎、电池等各个组件的详细参数，并运用三维软件UG绘制零件图、装配图，为后续样机制作奠定理论基础；基于人工擦拭模式，建立路径规划、控制流程图。然后，基于ADAMS对擦玻璃机器人在不同状态下的行走模式进行了运动仿真分析，得出不同模式下驱动电机力矩变化曲线图，从而为物理样机设计、优化和控制等提供理论依据。最后，采用ANSYS软件建立擦玻璃机器人吸附单元的永磁铁模型，分析永磁铁自身尺寸（长、宽、高）、排列间距、工作间距、排列方式等对吸附力的影响，通过参数曲线推导出相关参数和

6、吸附力规律；采用ANSYSWorkbench有限元分析软件对机器人关键称重部件进行优化分析，实现对机器人轻量化的设计。并制作试验样机，进行验证。关键字：清洁机器人运动学分析ADAMS仿真轻量化设计IABSTRACTWiththedevelopmentofurbanmodernization,moreandmorehigh-risebuildingshavebeenconstructedincities.Atthesametimeitalsobringsmanydifficultiestotheglasswallcleaning.Stru

7、cturerepresentedbytheglasswallgraduallytransformedintothemagnificent“cityappearance”.Thusitderivesheavytasksofglasswallcleaning.Thewallcleaningofexistinghigh-risebuildingmostlyusetheartificialoperationwayof"abucketofwater,apieceofrope,apieceofboard",whichhasthedisadvanta

8、geoflowworkingefficiency,biglaborintensity,highcost,high-risk.So,thewayofwallcleaningrobothasbeenpaidmo