爬壁幕墙清洗机器人设计说明书.doc

江西省第二届大学生机械创新设计大赛暨第三届全国大学生机械创新设计大赛江西赛区选拔赛设计说明书INSTRUCTIONOFDESIGN作品名称“小蜘蛛”幕墙攀爬清洗机参赛队伍陈明登谢信韦冯江涛刘连杰郭晓欢指导老师李国臣吴文通参赛单位井冈山大学2008年4月18日目录摘要 i小蜘蛛幕墙攀爬清洗机设计说明书 1作品内容简介 11研制背景及意义 12主要功能和性能指标 23设计方案 34理论设计计算 55机构设计与工作原理 96创新点及应用 107作品实物工作图 118应用前景 13参考文献 14摘要:“小蜘蛛”幕墙攀爬清洗机是基于昆虫攀爬动作的仿生原理制作而成。在国内外现有的壁面移动机器人研究成果的基础上,结合高空作业的特点,在对幕墙清洗机器人的共性问题—附着技术、爬行技术、清洗技术进行分析的基础上。模拟昆虫交错攀爬的动作,设计了自攀爬机构,实现了吸附机构、清洗机构和攀爬机构的有机结合。“小蜘蛛”幕墙攀爬清洗机主要包括攀爬运动机构、吸附机构、清洗机构和控制系统等四部分组成,机械结构设计中灵活运用了四杆机构、曲柄滑块机构、齿轮机构、离合器和控制机构等,结构丰富,其创新点主要体现在:1)仿昆虫攀爬动作,采用丝杠传输机构与连杆铰接支架的升降机构,实现清洗设备的腿足式交错移动。2)仿人工清洗****惯动作,采用曲柄滑块机构,实现玻璃幕墙的往复式擦洗。3)采用连杆铰接支架的升降控制吸附机构控制阀门的开启与关闭,通过单片机控制,实现机构移动、换气机构与清洗机构的有机结合。本产品可广泛用于高楼大厦的幕墙清洗,设备结构简单、灵巧便捷,实现了幕墙清洗的自动化,将人类从原始的高强度的高空作业中解脱出来。试验表明,此型清洗机器人清洗效果明显,操作方便,对同类设备的设计有很好的参考价值。关键词:幕墙清洗玻璃幕墙机器人负压吸附“小蜘蛛”幕墙攀爬清洗机设计说明书设计者:陈明登,谢信韦,冯江涛,刘连杰,郭晓欢(井冈山大学工学院,江西吉安343009)作品内容简介“小蜘蛛”幕墙攀爬清洗机是基于昆虫攀爬动作的仿生原理制作而成。其主要特点是在模拟昆虫交错攀爬动作的基础上,根据高楼幕墙清洗的特点,在对幕墙清洗机器人的共性问题—附着技术、爬行技术、清洗技术进行分析的基础上。设计了结构简单、灵活便捷的自攀爬清洗机器人。“小蜘蛛”幕墙攀爬清洗机主要包括攀爬运动机构、吸附机构、清洗机构和控制系统等四部分组成,机械结构设计中灵活运用了四杆机构、曲柄滑块机构、齿轮机构、离合器和控制机构等,机械结构丰富,其创新点主要体现在:1)仿昆虫攀爬动作,采用丝杠传输机构与连杆铰接支架的升降机构,实现清洗设备的腿足式交错移动。2)仿人工清洗****惯动作,采用曲柄滑块机构,实现玻璃幕墙的往复式擦洗。3)采用连杆铰接支架的升降控制吸附机构控制阀门的开启与关闭,通过单片机控制,实现机构移动、换气机构与清洗机构的有机结合。本产品可广泛用于高楼大厦的幕墙清洗,实现了幕墙清洗的自动化,将人类从原始的高强度的高空作业中解脱出来。试验表明,此型清洗机器人清洗效果明显,操作方便,对同类设备的设计有很好的参考价值。联系人:李国臣,联系电话:**********,E-mail:guochen_******@1研制背景及意义随着城市现代化的发展,特别是高层建筑的兴起,以玻璃幕墙为代表的幕墙结构逐步演绎成华丽的“城市外衣”,就在实现它的功能和实效的同时又衍生出了下一个问题—繁重的幕墙清洗任务,并且许多国家已对建筑幕墙的清洗要求做出了明确规定。此外,越来越奇特的建筑结构使清洗的难度成倍增加,甚至采用传统的清洗方法己无能为力。然而,在社会文明高度发展的今天,对生命的关爱达到了前所未有的高度,要求停止使用蜘蛛人的呼声不绝于耳。因此人们期待新的具有人性化的清洗方式出现。目前大多是用人工清洗,若是低些的幕墙的还好,但现在几十、几百米的幕墙水随处可见,那么幕墙的清洗问题变成了令人们头疼的一件事了。而传统的吊篮人工操作清理的方式既危险和枯燥,劳动强度又高。为了弥补现实生活中存在的这一缺陷;为了在清洗工作自动化上能贡献我们的一点力量与能力;也为了更好的在生活中实现清洗作业的节能操作;同时,还为了实现高新技术的绿色、环保,造福我们的子孙后代。20世纪90年代以来,随着电子技术的飞速发展和自动化装备的不断成熟,日本的研究人员率先将目光投向自动化的清洗方式,由此幕墙清洗机器人应运而生。目前幕墙清洗机器人技术及其理论的研究已成为热点,国内外许多科研单位都在进行相关方面的研究并取得可喜成果。但是,研究工作仍然处在样机的研制和实验阶段,而幕墙清洗机器人的关键技术与理论则有待于进一步深入研究。