壁面自動(dòng)清洗機(jī)器人關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、高層建筑物的壁面清洗是一項(xiàng)量大面廣的作業(yè),迄今為止,國(guó)內(nèi)外基本上還停留在人工清洗階段,壁面清洗自動(dòng)化問(wèn)題亟待解決.本文針對(duì)壁面清洗的自動(dòng)化問(wèn)題,開(kāi)發(fā)了一種新型壁面自動(dòng)清洗機(jī)器人系統(tǒng).對(duì)該系統(tǒng)的行走裝置、清洗作業(yè)裝置、真空吸附裝置、供水及污水循環(huán)裝置等方面的關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行了系統(tǒng)深入的研究.該系統(tǒng)屬于上海市教委"曙光"計(jì)劃(01SG44)資助項(xiàng)目.在導(dǎo)師蘇建良副研究員的悉心指導(dǎo)下,查閱了大量國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料,總結(jié)了國(guó)內(nèi)外爬壁機(jī)器人和壁面清洗技術(shù)

2、研究現(xiàn)狀,分析了壁面自動(dòng)清洗機(jī)器人系統(tǒng)在實(shí)際開(kāi)發(fā)中存在的技術(shù)難點(diǎn),并針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)的特殊情況,研制了以雙吸盤(pán)輪式爬壁機(jī)器人作為該系統(tǒng)的移動(dòng)平臺(tái)和任務(wù)搭載平臺(tái);開(kāi)發(fā)了集沖洗、刷洗、刮洗聯(lián)合作業(yè)于一體的清洗作業(yè)裝置;采用計(jì)算機(jī)和PLC兩級(jí)控制方式.研制的壁面自動(dòng)清洗機(jī)器人系統(tǒng)具有清洗效率高、清洗效果好、沒(méi)有污水泄漏等優(yōu)點(diǎn),并且能夠跨越一定高度的規(guī)則障礙(如窗框),提高了系統(tǒng)的壁面適應(yīng)能力.壁面自動(dòng)清洗機(jī)器人系統(tǒng)主要包括爬壁機(jī)器人本體、清洗作業(yè)

3、裝置、控制系統(tǒng)、安全保險(xiǎn)裝置四大部分.爬壁機(jī)器人本體作為移動(dòng)平臺(tái)和任務(wù)搭載平臺(tái),實(shí)現(xiàn)機(jī)器人系統(tǒng)在壁面上的吸附和移動(dòng)功能,它包括吸附系統(tǒng)和移動(dòng)系統(tǒng)兩大部分.機(jī)器人移動(dòng)系統(tǒng)采用的是無(wú)軌吊索和輪式移動(dòng)相結(jié)合的方式,保證機(jī)器人系統(tǒng)在壁面上自由運(yùn)動(dòng).成功地設(shè)計(jì)了彈簧膠棉組合式密封機(jī)構(gòu),使機(jī)器人能夠很好地適應(yīng)各種材質(zhì)的壁面(如瓷磚或粉墻壁面等),利用流體網(wǎng)絡(luò)理論分析了吸盤(pán)在抽風(fēng)機(jī)啟動(dòng)、關(guān)閉和遇到障礙時(shí)吸盤(pán)內(nèi)真空度的動(dòng)態(tài)變化,得出了吸盤(pán)內(nèi)真空壓力的變

4、化與吸盤(pán)結(jié)構(gòu)參數(shù)間的相互關(guān)系,為此類吸盤(pán)的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù).設(shè)計(jì)了集高壓水沖洗、滾刷刷洗、刮板刮洗、污水自動(dòng)回收于一體的清洗作業(yè)裝置,在分析影響清洗效率和效果的諸多因素基礎(chǔ)上,規(guī)劃了清洗工藝,實(shí)驗(yàn)表明該清洗裝置能夠高效徹底地清潔壁面.控制系統(tǒng)主要完成對(duì)機(jī)器人行走、吸附、清洗、安全等裝置的控制,必須具有操作簡(jiǎn)單、方便的特點(diǎn).我們采用兩級(jí)控制結(jié)構(gòu),包括上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)、下位PLC控制系統(tǒng).總體性能實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,該壁面自動(dòng)清洗機(jī)器人系統(tǒng)達(dá)到了