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高空擦玻璃机器人机械系统总体方案设计概述

目录

高空擦玻璃机器人机械系统总体方案设计概述1

1.1引言1

1.2高空擦玻璃机器人功能需求2

1.1.1吸附功能2

1.1.2移动功能2

1.1.3清洁功能2

1.3移动方式选择3

1.3.1轮式移动3

1.3.2足式移动3

1.3.3轨道式移动3

1.3.4履带式移动3

1.3.5框架式移动3

1.4吸附方式的比较与选择4

1.4.1磁力吸附4

1.4.2真空吸附方式4

1.4.3推力吸附4

1.4.4仿生吸附5

1.5驱动方式的比较与选择5

1.5.1电动驱动5

1.5.2液压驱动5

1.5.3气压马区动6

1.6高空擦玻璃机器人清洁系统6

1.7高空擦玻璃机器人推力分析7

1.8高空擦玻璃机器人的越障功能8

1.9高空擦玻璃机器人总体结构9

1.1引言

玻璃清洁业提供了一个自动化系统，该系统可以代替人来进玻璃清洁。因此,

本章结合现实生活的背景，分析清洁机器人的各个单元的设计方案，选择适合自身的

方案，并将这些方案结合在一起组成整体结构，即利用飞器的螺旋翼旋转来产生推

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力，由辅助起重装置实现机器人的运动功能。本章着重于每个方面的介绍，并介绍其

优缺点。［13］o

1.2高空擦玻璃机器人功能需求

经济高速发展，城市化发展进程越来越快，随之而来的一系列问题也显化了出来,

空气污染导致高楼的玻璃幕墙被污染，为了美观和采光，必须要对玻璃进清洁。

而高楼外墙壁面清洁业充满了危险，一不小心会造成生命危险，但是重赏之下

必有勇夫，所以其清洗成本也很高，而且清洁需要进无数次的重复操作，容易让人

疲劳。

由于以上原因，壁面清洁更适合机械式自动化作业，其中要具备以下功能：

1.1.］吸附功能

在正常工作条件下，高空擦玻璃机器人需要有一个安全、稳定、高效的吸附系统,

这是高空擦玻璃机器人的清洁基础，机器人只有具备能连续产生吸附力的吸附系统，

才能实现清洁功能，当越障时，吸附系统可以暂时停止吸附能力，越障结束后，到下

个阶段继续吸附、清洁。

1.1.2移动功能

高空擦玻璃机器人需要有一个安全、稳定的移动系统，移动系统要提供擦玻璃机

器人上下左右的运动，这是进精确清洗的基础，所以移动系统要满足精确控制的要

求。

1.1.3清洁功能

作为清洗机器人，最重要及最基本的功能即清洗功能。根据不同的应用场合，需

要采用不同的擦拭方法。根据清洁结构和清洁材料的不同，清洁的种类也多种多样。

最常见的有擦布、刮条、海绵、刷盘等。

对于擦窗机器人来说，清洁装置的运动性能和对玻璃的摩擦力是矛盾的。如果机

器人想要获得更好的清洁效果，选择清洁材料时的摩擦系数应较大，来提高清洁度。

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然而，摩擦的增加会降低机器人的运动能力。故应在机器人清洁方式的选择和运动装

置的设计之间选择一个平衡点，即既能完成清洁，又能更好的运动。

1-3移动方式选择

沿着建筑物的墙壁移动是机器人实现精确清洗的基础。现已经研究成熟的移动方

式有轮式、足式、轨道式、履带式。

1.3.1轮式移动

轮式移动主要方式由磁吸附或真空吸盘吸附实现的，机器人的连续运动是在伺服

电机的驱动下实现的。轮式移动方式有两轮和多轮之分。

1.3.2足式移动

足式移动是仿造螟蚣、蜘蛛等多足动物，在机器人的足部末端安装吸盘或其他吸

附装置，利用装置有序的吸附与脱落，来使高空擦玻璃机器人移动。

1.3.3轨道式移动

在建筑的顶端外墙搭设一条导轨，在导轨的上面安装一个辅助提升装置，可以使

机器人上下左右移动。

1.3.4履带式移动

履带式机器人主要配备一种特殊制作的