六足攀爬清洁机器人的结构设计.pdf

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1、机械工程师MECHANICALENGlNEER六足攀爬清洁机器人的结构设计刘军。张实，康世林(大连科技学院机械工程系，辽宁大连116052)摘要：针对高层建筑玻璃幕墙清洗的问题，设计了一种六足攀爬清洁机器人，采用真空吸附原理，并阐述了机器人的机械本体结构组成和各部分功能，分析了直线行走、平面转弯、清洗动作和跨越障碍4种运动模式，以期对玻璃幕墙清洁提供一种有效可靠安全的清洗方式。关键词：六足攀爬：清洁机器人：结构设计．真空吸附中图分类号：TP242文献标志码：A文章编号：1002—2333(2016)09—0054—02StructuralDesignoftheS

2、ixFootCleaningClimbingRobotLIUJun，ZHANGShi，KANGShilin(DepartmentofMechanicalEngineering，DalianInstituteofScienceandTechnology，Dalian16052，China)Abstract：Inviewoftheproblemofthehigh-risebuildingglasscurtainwallcleaning，thispaperdesignsasixfootcleaningclimbingrobotbasedontheprincipleof

3、vacuumadsorption．Therobotbodystructureandfunctionofeachpartareexpounded．Walkstraight，turningonaplaneandcleaningactionacrossthebarrierareanalyzed．Thedesignprovidesaneffective，reliableandsafemodeforcleaningglasscurtainwall．Keywords：sixfootclimb；cleaningrobot；structuredesign；vacuumadsor

4、ption0引言目前，国内外清洗建筑物玻璃幕墙有3种适用的方法：第一种，用安全绳吊挂清洁工在玻璃幕墙表面进行作业，因不可控因素较多，危险系数较大；第二种，利用楼顶轨道和升降台搭载清洁工对玻璃幕墙进行清洗，与第一种方法相似，安全系数不高，且成本较高；第三种，利用预先安装好的楼顶轨道和吊索装置，让擦窗机自动清洗玻璃幕墙，此种方法不仅成本高，而且需预先在设计建筑时，就将擦窗装置考虑进去，在应用上限制性较大111。但以上3种方法并不适用于清洗一些不同环境的玻璃幕墙表面，如阶梯状或弧形的玻璃表面。壁面清洗机器人在目前具有较多的结构形式啪，虽然对单一的壁面环境有较高的适应性

5、，但面对弧形面等复杂壁面环境，还没有实例的应用14】。本文提出的六足攀爬清洁机器人，采用了真空吸附原理，通过三角步态行进的方式实现在不同的玻璃幕墙上的移动，具有运动灵活、环境适用性高等特点。1六足攀爬清洗机器人的结构设计机器人采用真空吸附，六足对称式结构，主要由1个主体和6条机械腿组成，如图1所示，每个机械腿包含3个旋转关节，机器人整体结构中共有18个旋转关节，各关节均由舵机驱动，实现整体机身的行走。，．，机械本体结构在机械本体的主框架上放置了1个紧急电源、抽气阀、电磁阀、水箱、冲洗装置和6个舵机。紧急电源在突发情况下开启，使真空吸盘牢牢吸附于玻璃幕墙表面；抽气

6、阀和基金项目：2015年地方高校国家级大学生创新创业训练计划项目：2015年辽宁省大学生创新创业训练计划项目(201513207009)电磁阀控制6条机械腿上的真空吸盘的吸附；水箱和冲洗装置连在一起，负责冲洗部分的工作，如图2所示。，．2各部分组成及功能嗡黟每个机械腿由】图1机器人整体结构活动支架、2个舵机、腿和真空吸盘构成，如图3所示。活动支架连接主体上的舵机，实现一机械腿的左右摆动；舵机1和舵机2的2个关节分别控制机械腿的上下摆动：腿连接着真空吸盘，在舵机2的控制下实现小范围的上下摇摆；真空吸盘负责吸附于玻璃幕墙表面。清洗装置位于主体下方，球鬃急电源，，矿7

7、鸹气阀和皇，一77f电磁阀=_～—d正]晦胖}々争。水箱冲洗装i精图2本体结构由导轨、滚筒刷、滚筒架、丝杆和电机组成，如图4、图5所示。2清洗机器人的运动模式机器人初始状态为6条机械腿的真空吸盘在抽气阀和电磁阀控制下均紧吸附于玻璃幕墙表面。下述各动作过程均从初始状态开始执行。2，1盏线行走以沿着玻璃幕墙竖直向上运动为例进行说明。1)机器人处于初始状态，六足真空吸盘在抽气泵和电磁阀的控制54i2016年第9期网址WWW．ixgcscorn电邮·hrbengineer@163．com真空吸盘图3机械腿机械工程师■■—————————■■■——————●—●—■●一M

8、ECHANICALENG