仿壁虎高空清潔機(jī)器人(改)

2023/2/2仿壁虎高空清潔機(jī)器人組員：黃海馮夢(mèng)丹陶昌云楊坤徐昭李炯炯2023/2/2

目錄

設(shè)計(jì)思路來源

目前研究成果

機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)

部件組成及功能

創(chuàng)新點(diǎn)

可行性

展望2023/2/2設(shè)計(jì)思路來源墻上的壁虎高空作業(yè)人員他們的共同點(diǎn)？壁虎與高空作業(yè)壁虎：有一定的粘附能力，可在墻壁、天花板或光滑的平面上迅速爬行。高空作業(yè)：玻璃幕墻應(yīng)用日益廣泛，帶來繁重的清洗工作；危險(xiǎn)、效率低、成本高

Solution：

設(shè)計(jì)一種仿壁虎高空清潔機(jī)器人！！2023/2/2初步設(shè)想

設(shè)計(jì)的仿壁虎機(jī)器人，能像壁虎一樣在玻璃幕墻上行動(dòng)自如；同時(shí)，該機(jī)器人應(yīng)能背負(fù)一定重量的清洗系統(tǒng)，清洗系統(tǒng)應(yīng)完成噴頭噴水、刷洗墻面、污水回收并凈化這一系列循環(huán)清洗過程并進(jìn)行清洗狀況監(jiān)控。2023/2/2目前研究成果2023/2/2南航仿壁虎機(jī)器人2023/2/22023/2/2機(jī)構(gòu)總體設(shè)計(jì)本體吸附機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)清洗作業(yè)機(jī)構(gòu)圖像處理機(jī)構(gòu)2023/2/22023/2/2原理圖2023/2/2正面反面2023/2/2待命狀態(tài)機(jī)器人前進(jìn)機(jī)器人的前進(jìn)，將會(huì)同時(shí)邁動(dòng)兩只腿右前與左后一起運(yùn)動(dòng)（前進(jìn)狀態(tài)一）左前與右后一起運(yùn)動(dòng)（前進(jìn)狀態(tài)二）2023/2/2前進(jìn)狀態(tài)一前進(jìn)狀態(tài)二機(jī)器人前進(jìn)步驟手臂初始狀態(tài)手臂抬起狀態(tài)手臂前伸狀態(tài)手臂落下狀態(tài)身體前進(jìn)狀態(tài)（這里只介紹右前肢前進(jìn)狀態(tài)，左后肢的伸縮狀態(tài)與之相反）2023/2/2手臂待命（彎曲）手臂初始狀態(tài)手臂抬起狀態(tài)手臂處電機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)，抬起整只手臂手臂前伸狀態(tài)手臂上的兩個(gè)電動(dòng)機(jī)1、2協(xié)同運(yùn)動(dòng)，將手掌伸向前方2023/2/2電動(dòng)機(jī)3轉(zhuǎn)動(dòng)，手臂落下落下之后，手掌上的吸盤將會(huì)使手掌與墻面固定住手臂落下狀態(tài)身體前進(jìn)狀態(tài)由于手掌被固定，電機(jī)1、2轉(zhuǎn)動(dòng)，身體將會(huì)前進(jìn)身體前進(jìn)完成身體前進(jìn)之后，就會(huì)回到初始狀態(tài)部件組成及功能本體吸附機(jī)構(gòu)：本體結(jié)構(gòu)與壁虎類似，由四肢、軀體等組成。吸附功能主要由手掌上的吸盤來完成。2023/2/2部件組成及功能驅(qū)動(dòng)控制機(jī)構(gòu)：該機(jī)器人的所有動(dòng)作命令均由電機(jī)驅(qū)動(dòng)，手動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)遙控功能能任意轉(zhuǎn)換，自由操作。2023/2/2部件組成及功能作業(yè)清洗機(jī)構(gòu)：初步設(shè)想該機(jī)構(gòu)包括清洗系統(tǒng)、供水系統(tǒng)、手動(dòng)及遙控系統(tǒng)、污水收集處理系統(tǒng)等，能實(shí)現(xiàn)噴水、清洗、污水收集及處理等循環(huán)清洗過程。(未建模)2023/2/2部件組成及功能圖像處理機(jī)構(gòu)：由攝像頭進(jìn)行墻面圖像采集，顯示屏應(yīng)能清楚看到清洗前后壁面的情況，便于后續(xù)清洗工作的繼續(xù)進(jìn)行。2023/2/2簡(jiǎn)易攝像頭創(chuàng)新點(diǎn)

主要是將仿壁虎爬行機(jī)器人與清洗機(jī)、攝像頭的功能集于一體，實(shí)現(xiàn)爬行移動(dòng)、清洗、監(jiān)控一體化。2023/2/2

可行性首先，對(duì)機(jī)器人的爬行控制要求較高，需多電機(jī)控制系統(tǒng)同時(shí)進(jìn)行；其次，利用真空多吸盤式穩(wěn)定吸附在高空玻璃幕墻上，若壁面有凸凹或裂縫，將有真空泄漏；再者，真空吸附承載能力有限，能否承受清洗機(jī)的重量并順利爬行，有待實(shí)驗(yàn)證明。2023/2/2

突破點(diǎn)吸盤吸附機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)需進(jìn)一步細(xì)化；電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制機(jī)器人的姿態(tài)控制等問題需要深入研究；對(duì)清洗機(jī)器人的壁面適應(yīng)性應(yīng)進(jìn)一步探討，考慮使用更加復(fù)雜有效的控制策略，提高仿壁虎高空清洗機(jī)器人的適應(yīng)能力。2023/2/2展望

高樓幕墻清洗作業(yè)的自動(dòng)化是一