玻璃幕墻清洗機器人爬壁裝置及控制系統(tǒng)設計.pdf

1、當今社會各種高樓大廈不斷涌現(xiàn)，其外墻經常使用大塊玻璃幕墻進行裝飾，然而玻璃幕墻的清洗難題一直困擾人們。針對此問題，本論文構思設計一種自動清洗裝置，以減少或避免人工清洗中的不便和危險。本文側重清洗機器人爬壁裝置及運動控制系統(tǒng)的設計，研究內容主要包括以下幾部分：
　　介紹國內外爬壁機器人的研究及發(fā)展現(xiàn)狀，分析各種機器人本體結構的優(yōu)點和不足，討論吸附方式的合理選擇，并總結常用控制系統(tǒng)及各種控制方式的適用條件和利弊。
　　根據(jù)機器人

2、常用結構和爬壁運動需要，設計出一種上下層交替運動結構的玻璃幕墻清洗機器人，并根據(jù)玻璃壁面的特點，選擇真空吸盤吸附作為機器人在壁面固定的手段，在此基礎上，簡述機器人運行中的工作原理及性能指標。
　　在確定機械結構的基礎上，完成機器人控制系統(tǒng)的設計。首先對各部分所需的驅動裝置和檢測元件進行選型，并獨立設計核心控制板卡，板卡采用FPGA芯片作為控制核心，能夠實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、A/D轉換、采樣存儲、外部通訊和驅動信號輸出等功能；其次完成板卡各

3、部分硬件電路設計，實現(xiàn)與計算機總線通訊；在此基礎上，利用VHDL語言完成對核心芯片內部邏輯編程。
　　為保證機器人運動控制精度，對驅動裝置采用的步進電機構建閉環(huán)系統(tǒng)并進行建模分析。在研究常用算法的基礎上，搭建模糊PID控制器對步進電機運行狀態(tài)進行調節(jié)，在Simulink中建立各部分仿真模型，將系統(tǒng)中各模塊依次對接，完成步進電機閉環(huán)系統(tǒng)仿真，并對仿真輸出進行分析。
　　在完成機器人硬件設計的基礎上，編寫控制軟件。通過分析整體控