中央空調(diào)管道清掃機器人說明

1、中央空調(diào)管道清掃機器人作品說明書項目名稱：中央空調(diào)管道清洗機器人負責(zé)人：學(xué)校：河南理工大學(xué)學(xué)院：電氣學(xué)院聯(lián)系電話:中央空調(diào)管道清掃機器人說明書摘要：在進行本設(shè)計前，我們充分考慮了空調(diào)管道清掃機器人工作環(huán)境的特點，認識到自主控制機器人設(shè)計和操作雖簡便，但其工作有很大的盲目性，對管道的清潔狀況和清掃結(jié)果都無法進行實時反饋，這樣必然影響其工作效率。因此，我們以高效為理念，進行了本設(shè)計，實現(xiàn)了機器小車的實時監(jiān)測與控制。本設(shè)計主要有機器主機、無線信號發(fā)送和接受裝置、無線視頻信號發(fā)送和接收裝置、監(jiān)控臺和遙控器等幾部分組成，軟件方面主要應(yīng)用了51單片機電路、無線信號傳輸技術(shù)、電源電路和獨立按鍵技術(shù)。機器人工

2、作時，機器主機進入管道內(nèi)，監(jiān)控臺和遙控器置于管道外，通過無線信號發(fā)送和接收裝置進行連接，從而對機器人對中央空調(diào)清掃的過程進行實時的監(jiān)測和控制。關(guān)鍵詞：無線信號傳輸，遙控，管道吸塵，毛刷，攝像頭1 .作品應(yīng)用背景在室內(nèi)空氣污染來源中，中央空調(diào)的污染物與日俱增。2003年8月份中國標(biāo)準(zhǔn)化研究院及衛(wèi)生部共同起草了GB19210-2003空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)清洗規(guī)模和衛(wèi)生部2003公共場所集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)衛(wèi)生規(guī)模，衛(wèi)生部還于2005年提出了公共場所集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)衛(wèi)生管理辦法。目前全國共有上百萬臺中央空調(diào)亟待清洗保養(yǎng)，空調(diào)清洗行業(yè)正在悄悄興起。而國內(nèi)市場上尚無管道清潔機器人產(chǎn)品，本文設(shè)計的中央空調(diào)管道清潔機器

3、人系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，自動化程度高，適用范圍廣，成本較低，對促進我國中央空調(diào)管道清洗行業(yè)的發(fā)展、改善室內(nèi)空氣質(zhì)量、提高生活和健康水平等具有積極的意義。2 .中央空調(diào)管道清潔機器人發(fā)展趨勢國內(nèi)有超過500萬個各類中央空調(diào)需要清洗保養(yǎng)，而且每年正在以10%勺速度遞增，這些中央空調(diào)大部分運行了20年以上卻從未清洗。隨著我國經(jīng)濟的發(fā)展，人們對室內(nèi)空氣質(zhì)量所帶來的危害越來越重視，尤其是2003年“非典”疫情的傳播，已使人們對中央空調(diào)帶來的疾病隱患有了相當(dāng)深刻的認識。為了保障公眾健康，2006年3月1日，衛(wèi)生部制定并實施了公共場所集中空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)衛(wèi)生管理辦法，中央空調(diào)的衛(wèi)生問題得到了前所未有的關(guān)注，對空調(diào)管道進

4、行定期清洗勢在必行。因此，中央空調(diào)清洗行業(yè)將成為中國一個新興的并有著巨大潛力的發(fā)展行業(yè)，對中央空調(diào)清潔機器人的研究與開發(fā)更是具有很大的社會價值和商業(yè)價值。3 .創(chuàng)新點(1)采用無線信號傳輸,與傳統(tǒng)線控相比，方便快捷，安全穩(wěn)定,防止斷線問題發(fā)生。(2)采用無線視頻傳輸,人的清掃工作。配合現(xiàn)有電腦設(shè)備實時顯示管道內(nèi)部清掃狀況，可以更加方便有效的控制機器證工作的連續(xù)性，穩(wěn)定性。(3)采用高效鋰電池供電，可以保持機器人連續(xù)工作多個小時，保(4)打破傳統(tǒng)管道清洗的在管道口吸塵的不便和不徹底，我們的機器人機器人的車身加裝吸塵結(jié)構(gòu)，可以及時將管道內(nèi)部的灰塵及時清洗掉，一次完成工作，高效快捷。(5)視頻設(shè)備加

5、裝在步進電機上，可以實現(xiàn)360度全方位的視頻監(jiān)控，方便高效。(6)提供視頻數(shù)據(jù)的存儲，為清掃之后效果查看提供數(shù)據(jù)服務(wù)，便捷高效。4關(guān)鍵技術(shù)(1)無線視頻傳輸技術(shù)支(2)無線信號發(fā)送和接收(3)高效鋰電池的采用。(4)單片機技術(shù)和匯編語(5)步進電機的準(zhǔn)確控制(6)繼電器的點動、自鎖持。,以及繼電器的使用技術(shù)。言以及C語言技術(shù)。O、互鎖和獨立按鍵技術(shù)。4 .中央管道清洗機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計4.1 移動小車的設(shè)計考慮到小車在清掃過程中需要克服一定的阻力，我們采用了四個舵機帶動的移動機構(gòu)。四個5V直流電機分別驅(qū)動小車的左兩輪和右兩輪，兩側(cè)電機轉(zhuǎn)向相同時，小車直線前進或后退；兩側(cè)電機轉(zhuǎn)向相反時，小車原地轉(zhuǎn)彎

6、。這種驅(qū)動方式的分配可以使小車在轉(zhuǎn)彎時的回轉(zhuǎn)半徑達到最小，有利于在狹小的管道內(nèi)作業(yè)。小車是在管道內(nèi)行走的，因此，小車的大小受到中央空調(diào)管道尺寸的限制。目前國內(nèi)中央空調(diào)主風(fēng)道的截面規(guī)格多為寬5001500mm高250500mm勺矩形截面。綜合考慮以上因素，我們設(shè)計的小車體型相對較小。4.2 毛刷機構(gòu)由12V直流電機獨立驅(qū)動的，在設(shè)計過程中需要考慮驅(qū)動電機如何放置以及如何與移動小車的連接問題此外還需注意的就是毛刷臂的平衡。將12V直流電機豎立在小車的前端，通過連接桿與小車連接電機輸出直接帶動毛刷，通過毛刷的轉(zhuǎn)動掃除灰塵。毛刷機構(gòu)特點：(1)電機豎立在小車前端，這樣布置電機的優(yōu)點是可以充分利用小車上

7、面的空間;(2)直流電機直接傳動，價格低廉，簡單高效；(3)刷臂可在一定角度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)(60-90度)，同時刷臂也可以在一定長度范圍內(nèi)調(diào)節(jié)(20-30cm),這樣可使該毛刷機構(gòu)適用于多種規(guī)格的空調(diào)管道，具有一定的通用性；(4)備有各種規(guī)的毛刷軸和刷毛供替換，方便快捷，可適用于絕大部分空調(diào)管道；(5)毛刷臂前端可設(shè)支撐機構(gòu)，用來克服由毛刷臂和毛刷軸自重帶來的對小車的傾覆力，而不是采用傳統(tǒng)的在小車后面加配重，這樣節(jié)省了小車的驅(qū)動力，使小車可以克服更大的阻力而增加其行程，這也是本清掃機器人區(qū)別于其他國內(nèi)外產(chǎn)品的鮮明特點。4.3 吸塵結(jié)構(gòu)主要部件是真空泵、集塵袋、軟管及各種形狀不同的管嘴，它有一個電動

8、抽風(fēng)機，通電后高速運轉(zhuǎn)，使吸塵器內(nèi)部形成瞬間真空，使內(nèi)部的氣壓大大低于外界的氣壓，在這個氣壓差的作用下，塵埃和臟物隨著氣流進入吸塵器桶體內(nèi)，再經(jīng)過集塵袋的過濾，塵垢留在集塵袋，凈化后的空氣則經(jīng)過電動機重新逸入室內(nèi)，起到冷卻電機、凈化空氣的作用。4.4 照明和攝像系統(tǒng)因為我們的小車是在管道內(nèi)行走，考慮光線的問題，所以我們直接接入高亮度日光燈為我們的小車照明，我們還采用攝像頭通過無線傳輸將影像傳至外部視頻設(shè)備(考慮成本，這里我們使用電腦代替)，可以實時的監(jiān)測管道機器人的清掃狀況，以及各部分工作情況，還可以為小車在管道內(nèi)的行駛提供參考。同時我們讓攝像頭通過步進電機傳動，從而實現(xiàn)攝像頭的360度監(jiān)控，

9、這樣就使得小車可以全方位的檢測并清理管道，另外此裝置使得我們對于小車的運動狀態(tài)的調(diào)節(jié)和控制得到了很大的便利。4.5 無線傳輸與接收裝置針對于我們的小車的工作環(huán)境是在狹小的中央空調(diào)管道內(nèi)，所以如果直接使用交流電的話就必須攜帶大量電線來實現(xiàn)動力供給，這樣的話不僅對于中央空調(diào)的清理過程帶來很多不必要的麻煩，同時提高了小車在中央空調(diào)的管道內(nèi)運動的難度，如果這樣就與我們“高效”的設(shè)計理念相違背了，所以在這里我們采用了無線傳輸與無線接收模塊來實現(xiàn)管道內(nèi)部信息的實時采集與處理，同時針對性的做出各種動作。4.6 電源系統(tǒng)考慮到小車要在管道內(nèi)部運動工作，如果通過電源線供電，必將攜帶大量電線，這樣就增加了小車的負

10、載，同時也增加了小車的運動難度，因此我們采用高效鋰電池供電，可以保持機器人連續(xù)工作多個小時，保證工作的連續(xù)性，穩(wěn)定性。5 .控制系統(tǒng)設(shè)計C1U1XTAL1XTAL2P1.0/T2痛:P1.4P1.7AT89C52P1.5P1.6P1.1/T2EXP1.2P1.3PSENALEEAX1CRYSTALP0.0/AD0P0.1/AD1P0.2/AD2P0.3/AD3P0.4/AD4P0.5/AD5P0.6/AD6P0.7/AD7P2.0/A8P2.1/A9P2.2/A10P2.3/A11P2.4/A12P2.5/A13P2.6/A14P2.7/A15J.P3.0/RXDP3.1/TXDP3.2/IN

11、T0P3.3/INT1P3.4/T0P3.5/T1P3.6/WRP3.7/RDL293DEN2IN3OUT3IN4GNDGNDOUT4L293D系統(tǒng)控制部分電路圖控制系統(tǒng)圖示1 .監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)有紅外攝像頭和外部顯示設(shè)備構(gòu)成。通過監(jiān)控系統(tǒng)我們可以看到管道內(nèi)的情形并決定該讓小車如何工作。2 .操控系統(tǒng)通過無線的遙控器來對我們的小車進行運動狀態(tài)的控制，遙控器具體形狀如下圖所示，其中具體控制情況為（1）,3）鍵分別控制小車的前進和后退；（2）,鍵分別控制小車的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)；（6）,鍵則分別控制的是步進電機的轉(zhuǎn)向從而控制攝像頭的左轉(zhuǎn)和右轉(zhuǎn)；（8）鍵是系統(tǒng)復(fù)位鍵;（9）鍵是用來控制毛刷的工作與否；（10）鍵則是用來控制真空泵的工作與否。