壁面自動清洗機器人關(guān)鍵技術(shù)研究.pdf

1、高層建筑物的壁面清洗是一項量大面廣的作業(yè),迄今為止,國內(nèi)外基本上還停留在人工清洗階段,壁面清洗自動化問題亟待解決.本文針對壁面清洗的自動化問題,開發(fā)了一種新型壁面自動清洗機器人系統(tǒng).對該系統(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)進行了系統(tǒng)深入的研究.該系統(tǒng)屬于上海市教委"曙光"計劃(01SG44)資助項目.在導師蘇建良副研究員的悉心指導下,查閱了大量國內(nèi)外文獻資料,總結(jié)了國內(nèi)外爬壁機器人和壁面清洗技術(shù)

2、研究現(xiàn)狀,分析了壁面自動清洗機器人系統(tǒng)在實際開發(fā)中存在的技術(shù)難點,并針對現(xiàn)場作業(yè)的特殊情況,研制了以雙吸盤輪式爬壁機器人作為該系統(tǒng)的移動平臺和任務搭載平臺;開發(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;采用計算機和PLC兩級控制方式.研制的壁面自動清洗機器人系統(tǒng)具有清洗效率高、清洗效果好、沒有污水泄漏等優(yōu)點,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)的壁面適應能力.壁面自動清洗機器人系統(tǒng)主要包括爬壁機器人本體、清洗作業(yè)

3、裝置、控制系統(tǒng)、安全保險裝置四大部分.爬壁機器人本體作為移動平臺和任務搭載平臺,實現(xiàn)機器人系統(tǒng)在壁面上的吸附和移動功能,它包括吸附系統(tǒng)和移動系統(tǒng)兩大部分.機器人移動系統(tǒng)采用的是無軌吊索和輪式移動相結(jié)合的方式,保證機器人系統(tǒng)在壁面上自由運動.成功地設(shè)計了彈簧膠棉組合式密封機構(gòu),使機器人能夠很好地適應各種材質(zhì)的壁面(如瓷磚或粉墻壁面等),利用流體網(wǎng)絡理論分析了吸盤在抽風機啟動、關(guān)閉和遇到障礙時吸盤內(nèi)真空度的動態(tài)變化,得出了吸盤內(nèi)真空壓力的變

4、化與吸盤結(jié)構(gòu)參數(shù)間的相互關(guān)系,為此類吸盤的設(shè)計提供了理論依據(jù).設(shè)計了集高壓水沖洗、滾刷刷洗、刮板刮洗、污水自動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,實驗表明該清洗裝置能夠高效徹底地清潔壁面.控制系統(tǒng)主要完成對機器人行走、吸附、清洗、安全等裝置的控制,必須具有操作簡單、方便的特點.我們采用兩級控制結(jié)構(gòu),包括上位機監(jiān)控系統(tǒng)、下位PLC控制系統(tǒng).總體性能實驗結(jié)果表明,該壁面自動清洗機器人系統(tǒng)達到了