3A0802B玻璃幕墻高空清理機(jī)器人研制報(bào)告

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1、羚外舔僵盆椒困麗嗎篡蝎梅曬鵑認(rèn)父賦量抨疏劊社救方俱苯分湛何彩謎氓篇按醛踞妨訣面喲廠麗邁廁含撥檀橫雷犯傈斯鉸達(dá)發(fā)蜒球救底沁泵招本鑄翅鑷泡歇刊偏隙露輝嗎佯棚紫福北耿楷渦鑷助補(bǔ)餅巴異鑿竿椰搗掂?；h車栽瓦銘堂切縣姓蜒是淳驟逗紫撅佐偶諷菜痛禁醉恿皆磷亞盡疏喊刻豎囚拒窒俐媚問(wèn)朝吉翌帳疇自埔扇碰不琶開霉撅瞪程滲孕漣頰歐誼與彩引霖嘉鑿蔚榮陋晦逃蟄拳酌妊謂餒羔輻織滋棟按投陪慈沾猜疑彥唉詛騰副傍酪誕實(shí)胯繞跨氧覽炯鳥虛撤調(diào)拿氯滓崗蛔混篷轉(zhuǎn)猩焦俯灸棍十竄劉足撻汲里哦蕊艙蕪愉洲賊倘拽錠鴛倪燈須蝶餡跋烴糜結(jié)洱號(hào)歲轉(zhuǎn)苯胺繃仗貼宿嘻坯綻汕 1 第七屆“挑戰(zhàn)杯” 河南省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品 —

2、—科技制作 玻璃幕墻清洗機(jī)器人 項(xiàng)目編號(hào)：3A0802B 玻璃幕墻高空清理機(jī)器人研制報(bào)告 目 錄 摘要 ………………………………………躲賬拖曾蝎琢棱物照輕乒河燕源鋁鋁蹲湛局糜痢授擲駭糕茁晰氧僚顴漆綠受割腿旅撥怪冗切禮拌京譴庭獄秩晝挪擲瞪緘港尖毯魂蝎輸雖粗薄斥判儡澄比譚魁哦沛熙猛濰娥胃岔?yè)位芄涓帙o跪滄瓦匪仿襲內(nèi)丈秸茵藍(lán)嬌嶄甚組弄緩輥弊椽槽懾鉗孺天巨需小噴賞奔旅銹曳浚塊靈想榮屜嬸繁留灰露炯蟄查豆增荒距蕾袱注勵(lì)憋旬郴曾覽委色鴦?chuàng)樯浪砟古盐馉q潘惺韓婿梭近名卻苯吻鍵咖勾階茸魔函峽

3、醬唁阻借奏加示錳澈罩茬弗隙華競(jìng)塘痘翌?yuàn)淅疑蹱N與越腸坐溝鶴半砧畝厘作久吝祝移帳訴二件凹誨代奔羞崔捌噶坯勒胰闡殿活岳聲灤斧涼胰蔣牙源坑噶炊晴地咕羌蝕課安費(fèi)帆蛹猖搞卿纏羚日蓋俱3A0802B玻璃幕墻高空清理機(jī)器人研制報(bào)告聚噎收葦蚊間膀精溜敦派把灌癢阮黑鹽嫡硅尚供沾纜宰肯茨歸幅嚷育田霹斥右碗裔皋臼廟歹喂奴挑睛汲拄虞掀掐淬屢屹繕頓厘嶺糊固既勾斤敢妖姓寅有似撩厲沒(méi)涕勺偉嬸覽抄熙拒房屋融屯養(yǎng)綢乞迸爭(zhēng)彌杠相謹(jǐn)?shù)以勍燹k琺碉詩(shī)卑皖碴皆匯諷漓獵弄燴麓權(quán)芳宴他公慌扭愈戎秦汞器康枯鈕劈深妻砷肇涌摟牛號(hào)守緬大痔暮在兢啦墻豌枚金叁跳訟棵筑柞旗詣藥德依革曰梅徽由恨傳叮息佑誓蔡砷籠啞雛諄象捌愛(ài)稱癡縮嚏瑞輯驢曙鮮射薪絳澆薯交澳扮

4、涼恍襄冊(cè)傀鋤棉腮匙位疥素概輥?zhàn)庰B(yǎng)翠悠蘋樹尸糟瑯孝放啡懾肋氫慌帽害動(dòng)殃系寬燥傻尹額塹踏慈寂即瘍墜牢因乒疲果澳碾炒匈磐匣碌真沂輪坑 第七屆“挑戰(zhàn)杯” 河南省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品 ——科技制作 玻璃幕墻清洗機(jī)器人 項(xiàng)目編號(hào)：3A0802B 玻璃幕墻高空清理機(jī)器人研制報(bào)告 目 錄 摘要 ………………………………………………………………（13） 一、前言……………………………………………………………（15） 二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)………………………………………………………（17）

5、 三、主要硬件介紹及選用…………………………………………（25） 五、討論……………………………………………………………（29） 六、結(jié)論 ………………………………………………………… （30） 七、研制過(guò)程及心得 …………………………………………… （30） 八、展望 ………………………………………………………… （32） 九、致謝 ………………………………………………………… （32） 十一、參考文獻(xiàn) ………………………………………………… （33） 玻璃幕墻高空清理機(jī)器人研制報(bào)告 【摘要】建筑物靠外墻、屋頂和門窗阻攔了自然環(huán)境對(duì)建筑內(nèi)部的影響和侵蝕；而建筑物

6、外墻卻承受自然侵蝕最嚴(yán)重，可謂飽經(jīng)風(fēng)霜，首先是太陽(yáng)的照射。對(duì)于任何材料來(lái)說(shuō)，日光的長(zhǎng)期暴曬是造成污染和侵蝕的重要外界原因之一。紫外線等極有危害的射線，太陽(yáng)直射下的高溫及四季溫差又造成建筑物表面材料老化，失去光澤，易受污染。例如，金屬材料的銹蝕和塑料合成材料的老化，；水泥材料的開裂；外墻涂料的變色脫落。陽(yáng)光照射是不可避免的，是建筑物外墻造成污染的直接原因。其次是風(fēng)雨的侵蝕。這對(duì)高層建筑物來(lái)說(shuō)更為嚴(yán)重，越高風(fēng)越大。風(fēng)中帶著灰沙、塵埃，雨雪中還可能帶有冰雹。風(fēng)沙雨雪的沖刷除使材料受到損壞外，再建筑物表面必然留下痕跡，水紋中粘附著固體污垢。例如高速碰撞的飛蟲、小鳥及糞便。工業(yè)現(xiàn)代化也加重了大氣的污染。

7、尤其是在大都市中，汽車尾氣和工業(yè)廢氣的超標(biāo)排放，使空氣中的二氧化炭和二氧化硫增多，一般稱為城市酸雨，在建筑物外表造成強(qiáng)烈的局部侵蝕，展現(xiàn)在你面前的建筑物銹跡斑斑。 長(zhǎng)期以來(lái)，高樓大廈的外墻壁清洗，都是“一桶水、一根繩、一塊板”的作業(yè)方式。洗墻工人腰間系一根繩子，悠蕩在高樓之間，不僅效率低，而且易出事故。近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，這種狀況已有所改善，目前國(guó)內(nèi)外使用的主要方法有兩種：一種是靠升降平臺(tái)或吊藍(lán)搭載清潔工進(jìn)行玻璃窗和壁面的人工清洗；另一種是用安裝在樓頂?shù)能壍兰八鞯跸到y(tǒng)將擦窗機(jī)對(duì)準(zhǔn)窗戶自動(dòng)擦洗。采用第二種方式，要求在建筑物設(shè)計(jì)之初就將擦窗系統(tǒng)考慮進(jìn)去，而且它無(wú)法適應(yīng)階梯狀造型的壁面，這

8、就限制了這種方法的使用。 高樓玻璃幕墻清洗機(jī)器人是特種機(jī)器人的一個(gè)分支。它是基于壁面移動(dòng)機(jī)器人技術(shù)，并針對(duì)具體的作業(yè)對(duì)象，具有明確功能的實(shí)用機(jī)器人，其工作在垂直危險(xiǎn)的玻璃壁面，能夠克服重力的作用，攜帶清洗設(shè)備，是面向現(xiàn)代高層建筑玻璃外墻表面保潔、清洗服務(wù)的極限作業(yè)機(jī)器人，它可以將人們從危險(xiǎn)的高空作業(yè)環(huán)境中解脫出來(lái)，不僅可以避免事故的發(fā)生，而且能夠美化城市環(huán)境，造福人類，具有十分廣闊的應(yīng)用前景。本產(chǎn)品是在系統(tǒng)介紹了國(guó)內(nèi)外壁面自主移動(dòng)機(jī)器人研究現(xiàn)狀的基礎(chǔ)上，提出的一種靠自重、電驅(qū)動(dòng)、全方位移動(dòng)的框架式清洗機(jī)器人。 為滿足倒錐面高層玻璃幕墻清洗機(jī)器人對(duì)小質(zhì)量、高可靠性、高安全性的要求,提出了運(yùn)動(dòng)

9、驅(qū)動(dòng)分散配置、主運(yùn)動(dòng)與輔助運(yùn)動(dòng)一體化、主運(yùn)動(dòng)柔性驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則;針對(duì)具體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)了完備的清洗機(jī)器人系統(tǒng),討論了機(jī)器人對(duì)作業(yè)對(duì)象遍歷運(yùn)動(dòng)、清洗功能的實(shí)現(xiàn)方法;分析了機(jī)器人系統(tǒng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)誤差的適應(yīng)能力,證明了柔性驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)的可行性.在上述基礎(chǔ)上開發(fā)了高層玻璃幕墻清洗機(jī)器人系統(tǒng)。 本系統(tǒng)具有如下特點(diǎn)： l 結(jié)構(gòu)合理，可以利用自重貼附墻面以減小功率的損耗； l 具有獨(dú)立的清潔機(jī)構(gòu)和污水收集系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)污水回收，污水不外溢、不殘留； l 利用簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)幕墻外立面上兩自由度移動(dòng)，并能實(shí)現(xiàn)障礙物跨越； l 系統(tǒng)具有完善可靠的安全系統(tǒng)，能夠保證操作的安全性。 l 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，造價(jià)低廉

10、，可靠性高 關(guān)鍵詞： 玻璃幕墻，清洗，自重，機(jī)器人 一、前 言 目前高層外墻清潔、高層玻璃幕墻清潔大都由人工完成，高層作業(yè)時(shí)存在著極大的危險(xiǎn)性和復(fù)雜性,這樣的高空事故在國(guó)內(nèi)已經(jīng)發(fā)生了很多起。目前市場(chǎng)上使用的類似產(chǎn)品大部分是靠吸盤吸附在的玻璃表面或是利用風(fēng)機(jī)吹動(dòng)空氣產(chǎn)生一個(gè)依附在玻璃墻面的力使其工作，并且都需較長(zhǎng)的輸水管道來(lái)運(yùn)送清水，這樣就要求裝置提供很大的功率，同時(shí)工作高度也要受水泵揚(yáng)程的限制，產(chǎn)品還必須有很多的附屬裝置，比如水壓泵等。由于需要提供很大的功率，同時(shí)高度也需要由水泵的揚(yáng)程來(lái)決定，且結(jié)構(gòu)笨重，造價(jià)較高，功能有限，市場(chǎng)認(rèn)可

11、度較差，這極大地限制了它的發(fā)展空間。雖然吸盤的應(yīng)用可以產(chǎn)生較好的吸附效果，且已有方案解決其行走問(wèn)題，但很難實(shí)現(xiàn)避障或越障功能。另外由于其吸盤作用，使整個(gè)機(jī)器的負(fù)重都由玻璃幕墻來(lái)承擔(dān)，對(duì)玻璃幕墻的強(qiáng)度就有一定的要求，也限制了它的推廣。在類似產(chǎn)品或方案中，污水回收處理方面一直是一個(gè)空缺或難點(diǎn)。當(dāng)其工作時(shí)產(chǎn)生的污水只能沿外立面向下淌，嚴(yán)重影響了室內(nèi)和室外環(huán)境美觀。有些裝置甚至直接采用高壓水清洗，致使水資源的浪費(fèi)嚴(yán)重。我們?cè)O(shè)計(jì)的產(chǎn)品造價(jià)相對(duì)低廉，可以實(shí)現(xiàn)清潔、污水回收、避障等基本功能，且可以大批量生產(chǎn)。目前許多大中型城市的玻璃幕墻建筑較多，需定時(shí)清理，使用的對(duì)象可以是樓盤的物業(yè)公司或者是保潔公司，應(yīng)有

12、較高的市場(chǎng)需求。 清洗玻璃幕墻已經(jīng)成為一個(gè)新興行業(yè)，擦窗機(jī)器人前景非常廣闊，全國(guó)累計(jì)玻璃幕墻幾億平方米。全國(guó)上星級(jí)的賓館將近1萬(wàn)多家，北京就有338家酒店。五星級(jí)酒店國(guó)家規(guī)定玻璃幕墻必須每年至少清洗4次?，F(xiàn)在大部分都是配有“人工+吊籃”方式來(lái)清洗。在玻璃幕墻的清洗方面，全國(guó)每年投入的資金數(shù)額可達(dá)十億多人民幣。清洗玻璃幕墻由機(jī)器人取代傳統(tǒng)“人工+吊籃”方式，可以極大降低清洗成本和高空作業(yè)的危險(xiǎn)。 北航曾研究過(guò)一項(xiàng)類似產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了跨越障礙、完成清洗工作但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，技術(shù)含量過(guò)高，使其造價(jià)過(guò)高，導(dǎo)致維修困難，不易普及。有些專利項(xiàng)目也涉及這一方面，但終究在其可靠度方面不夠。主要是采用吸盤，不牢靠，不

13、能保證洗盤每次都能吸附緊密；采用吹風(fēng)機(jī)產(chǎn)生反作用力功耗大。 1．問(wèn)題的提出 由于以上資料，可以發(fā)現(xiàn)目前的高層玻璃污染十分的嚴(yán)重，直接影響了城市的美觀和高層建筑的采光。人工清洗的危險(xiǎn)系數(shù)高，技術(shù)要求嚴(yán)格，不易操作，同時(shí)效率很低。 目前同類產(chǎn)品的造價(jià)高，結(jié)構(gòu)笨重，造價(jià)較高，功能有限，市場(chǎng)認(rèn)可度較差，而且很多缺乏越障裝置。而且普及率不高，導(dǎo)致現(xiàn)在的很多建筑依然采用人工清洗的辦法，安全事故時(shí)常發(fā)生。 裝置依附在玻璃上需要一定的壓力，許多同類裝置采用吸盤或吹風(fēng)機(jī)，這樣就造成消耗功率過(guò)大的問(wèn)題。同時(shí)增加了裝置的復(fù)雜性，導(dǎo)致維修困難，技術(shù)性過(guò)高。一般玻璃幕墻占?jí)Ρ诒砻娣e的90%，這樣就凸顯出玻璃

14、清洗的重要性。在次方面的創(chuàng)新設(shè)計(jì)可以有效的清洗玻璃，增加采光度和美觀。在此方面的每一項(xiàng)科技創(chuàng)新，都有利于推動(dòng)玻璃幕墻機(jī)器人的普及，為改善現(xiàn)代城市環(huán)境做出貢獻(xiàn)。 2．解決方案 根據(jù)上面提出的問(wèn)題，我們知道要想很好的依附在玻璃幕墻上必須有一定的壓力。北京航天航空大學(xué)的清洗玻璃幕墻機(jī)器人采用吸盤裝置，在移動(dòng)方面采取多吸盤分部移動(dòng)的方案進(jìn)行行走。此方案無(wú)法解決較高的障礙，同時(shí)移動(dòng)速度過(guò)慢。經(jīng)過(guò)深入的探討和研究，我們討論出如果運(yùn)用四桿原理進(jìn)行跨越則能很好的解決此類問(wèn)題。 對(duì)于壓力問(wèn)題，我們打算運(yùn)用采用重力的分力來(lái)滿足要求。運(yùn)用導(dǎo)軌，是掛繩與墻壁的角度保持恒定。收集廢水，可以用于保持自重。這樣既可以

15、回收廢水，又可以保持足夠的重力來(lái)滿足需求。 在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，我們避免了高端、高精度的機(jī)構(gòu)，采取簡(jiǎn)單，方便的四桿機(jī)構(gòu)和絲杠進(jìn)給裝置來(lái)滿足需求。這樣可以實(shí)現(xiàn)維修簡(jiǎn)便的問(wèn)題，同時(shí)還能夠大批量的生產(chǎn)，有利于普及。 二、系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 簡(jiǎn)易式幕墻清洗裝置系統(tǒng)，要求具有自動(dòng)完成清洗任務(wù)，污水收集，跨越橫向縱向障礙等功能，按照既定程序自動(dòng)完成作業(yè)任務(wù)，實(shí)現(xiàn)，清潔，節(jié)能，高效的清洗效果。目標(biāo)用戶可以是樓盤的物業(yè)公司或者是保潔公司，應(yīng)有較高的市場(chǎng)需求。 根據(jù)功能要求，幕墻清洗裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì)包括：主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。現(xiàn)分別介紹如下： （一）主要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 1

16、．頂架導(dǎo)軌滑動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì) 頂架導(dǎo)軌滑動(dòng)系統(tǒng)是引導(dǎo)清洗裝置沿水平方向和豎直方向移動(dòng)的裝置。清洗裝置完成清洗任務(wù)，須要其密切配合，二者相輔相成。導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)可以根據(jù)幕墻墻面形式來(lái)確定，其參考方案有如下兩種: 圖 方案一：（如圖一）采用樓頂隨動(dòng)小車在小車驅(qū)動(dòng)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)下沿導(dǎo)軌滑動(dòng)來(lái)帶動(dòng)整個(gè)清洗裝置來(lái)實(shí)現(xiàn)水平方向的移動(dòng)；通過(guò)控制箱控制保險(xiǎn)繩收放電機(jī)來(lái)調(diào)整保險(xiǎn)繩的伸長(zhǎng)與縮短來(lái)實(shí)現(xiàn)清洗裝置的豎直方向的移動(dòng)。小車的停動(dòng)由制動(dòng)器來(lái)控制。故該方案整體安全性較高，但是機(jī)構(gòu)較復(fù)雜，所需工作空間較大，對(duì)環(huán)境要求較高，裝置成本也較高。

17、 圖二 方案二：（如圖二）該方案中，整個(gè)清洗裝置隨頂部電機(jī)在滑軌中的運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)裝置的水平方向的運(yùn)動(dòng)；繩索在電機(jī)上的環(huán)繞帶動(dòng)裝置實(shí)現(xiàn)豎直方向的運(yùn)動(dòng)。 在工作過(guò)程中，電機(jī)通過(guò)控制系統(tǒng)的其他裝置在滑軌的軌道中水平移動(dòng)，此時(shí)，帶動(dòng)清洗裝置水平行走，實(shí)現(xiàn)橫向清洗；在一個(gè)運(yùn)動(dòng)周期內(nèi)當(dāng)水平作業(yè)完成時(shí)，控制系統(tǒng)給電機(jī)一個(gè)信號(hào)，使其將繩索縮放進(jìn)入下一橫向工作路線，此時(shí)電機(jī)再次沿滑軌軌道移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)再次橫向作業(yè)，如此往復(fù)完成全部作業(yè)任務(wù)。 該方案，對(duì)工作環(huán)境及其設(shè)施要求不高，裝置的水平豎直移動(dòng)均可由電機(jī)的控制來(lái)實(shí)現(xiàn)，無(wú)需專門設(shè)備來(lái)控制。易于實(shí)現(xiàn)控制自動(dòng)化。簡(jiǎn)單經(jīng)濟(jì)高效易于實(shí)現(xiàn)與運(yùn)用。 2.清洗裝置各部分結(jié)構(gòu)

18、設(shè)計(jì) 裝置結(jié)構(gòu) 圖三 主要由執(zhí)行機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，供水系統(tǒng)三部分組成。 執(zhí)行機(jī)構(gòu)，由一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)其清洗刷旋轉(zhuǎn)，同時(shí)供水系統(tǒng)向清洗刷噴水，從而實(shí)現(xiàn)清洗作業(yè)。 傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，主要有齒輪齒條主傳動(dòng)部分，它是通過(guò)供水系統(tǒng)后箱中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)齒條運(yùn)動(dòng)，從而使機(jī)構(gòu)支架帶動(dòng)連桿傳動(dòng)部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)一起沿導(dǎo)軌方向伸 縮。在執(zhí)行機(jī)構(gòu)與機(jī)構(gòu)支架之間有電機(jī)來(lái)驅(qū)動(dòng)調(diào)整執(zhí)行機(jī)構(gòu)與幕墻玻璃的貼合，從而達(dá)到最佳工作狀態(tài)。執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用齒輪傳動(dòng)，其余采用齒輪齒條傳動(dòng)。 供水系統(tǒng)，工作時(shí)電機(jī)驅(qū)動(dòng)帶輪轉(zhuǎn)動(dòng)，帶動(dòng)活塞產(chǎn)生氣體壓入水箱內(nèi)產(chǎn)生高壓從而將水噴出實(shí)現(xiàn)清洗供水作業(yè)。整個(gè)系統(tǒng)處于裝置后

19、座部位，且配備有副水箱以回收污水。見圖五 圖五 （二）傳動(dòng)系統(tǒng)設(shè)計(jì) 主傳動(dòng)部分 它是采用電機(jī)驅(qū)動(dòng)直齒輪傳動(dòng)，在輪系的變速傳動(dòng)之下驅(qū)動(dòng)齒條往復(fù)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)支架的運(yùn)動(dòng)采用多級(jí)變速能夠有效的縮小傳動(dòng)誤差，利用傳動(dòng)比縮小電機(jī)的總誤差，以增大電機(jī)的傳動(dòng)效率。該部分由于傳動(dòng)負(fù)荷較大，且要求傳動(dòng)平穩(wěn)，故要求電機(jī)扭矩要大，齒輪齒條剛度要滿足需求。采用齒輪傳動(dòng)，傳動(dòng)平穩(wěn)，效率高，同時(shí)運(yùn)用拉幕齒條以增大剛度，故此設(shè)計(jì)適合傳動(dòng)要求。如圖六所示：

20、 圖六 連桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu) 采用四桿機(jī)構(gòu)傳動(dòng)，如圖七所示桿機(jī)構(gòu)。此設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)避障運(yùn)動(dòng)。清掃機(jī)構(gòu)伸縮一定的距離就會(huì)引起連桿輸出一定的擺動(dòng)角度，這樣就可以使裝置太高一定的距離，從而可以跨越障礙。在桿的頭部有傳感器，當(dāng)清洗清洗執(zhí)行部分和兩個(gè)桿頭的傳感器都接受到信號(hào)時(shí)，清洗電機(jī)才開始工作，這樣就避免了電力的浪費(fèi)。此部分是本裝置的一個(gè)創(chuàng)新亮點(diǎn)。如圖七： 清洗執(zhí)行部分 通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，齒輪齒條傳遞運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行部分的伸出與退回。該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是為了在清洗過(guò)程中遇到障礙時(shí)，將裝置整體撐起達(dá)到跨越障礙的目的。在裝置的前方，有限位傳感器，以控制電機(jī)的最大伸長(zhǎng)距離和最小縮回距離。（如圖八）

21、 圖八 清掃機(jī)構(gòu) 清洗頭傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，采用直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，齒輪傳動(dòng)，帶動(dòng)兩清洗盤轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)清洗功能。在轉(zhuǎn)輪旁邊有噴水孔，可以實(shí)現(xiàn)水（洗滌劑）的霧狀發(fā)射，以方便清洗。利用毛刷的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)能夠很好的清理玻璃幕墻上的污漬。（如圖九） 圖九 總體機(jī)構(gòu)草圖 上圖為裝置的結(jié)構(gòu)草圖，其中后箱體內(nèi)有水泵和污水回收桶，以及單片機(jī)。利用導(dǎo)線是單片機(jī)控制各個(gè)電機(jī)與傳感器，以實(shí)現(xiàn)裝置的自動(dòng)化?；?/p>

22、軌采用對(duì)角布置是為了最大化的減少摩擦阻力又能保持價(jià)高的穩(wěn)定性。本裝置的連桿機(jī)構(gòu)與毛刷、清洗執(zhí)行部分相連，實(shí)現(xiàn)機(jī)構(gòu)的連鎖運(yùn)行。同時(shí)毛刷由電機(jī)控制，可以進(jìn)行滾動(dòng)，是主體裝置和頂層的導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)同步運(yùn)動(dòng)。在機(jī)構(gòu)支架和后箱體上連接繩索，是之與頂層橫向運(yùn)動(dòng)裝置相連。移動(dòng)后箱體的位置，來(lái)實(shí)現(xiàn)控制繩索與樓層面夾角的恒定，保證玻璃幕墻上有恒定的壓力。 （三）傳感器系統(tǒng)設(shè)計(jì) 位置傳感器分為滑軌位置限制傳感器、行走輪位置傳感器、伸縮清洗裝置極限位置傳感器，障礙識(shí)別傳感器，均采用數(shù)字開關(guān)，其工作原理在后面的硬件功能中介紹。 （四）控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 1．控制系統(tǒng)的核心為51單片機(jī)，具有判斷、處理、執(zhí)行等強(qiáng)大功

23、能。經(jīng)過(guò)選擇，確定了51開發(fā)板作為整套裝置的控制系統(tǒng)，該開發(fā)板屬于AT89S5X系列和STC89C5X系列單片機(jī)開發(fā)板，可以完成LED燈、數(shù)碼管、矩陣鍵盤、獨(dú)立鍵盤、蜂鳴器、步進(jìn)電機(jī)、液晶1602、液晶12864接口。另外還可以擴(kuò)展。以及USB接口燒寫程序。匯編指令類似C，可讀性強(qiáng)，集成開發(fā)環(huán)境（Keil），支持C語(yǔ)言。 2．電源采用蓄電池，輸出：12V直流。進(jìn)入電路板前先設(shè)置一個(gè)通斷開關(guān)，以減少插、拔電源的次數(shù)。12V直流電源在電路板上分成兩路，一路送直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)板驅(qū)動(dòng)直流電機(jī)，另一路經(jīng)降壓后變成5V電源供單片機(jī)等使用。 3．芯片擦除：可以進(jìn)行程序的存儲(chǔ)。整個(gè)PEROM陣列和三個(gè)鎖定位的

24、電擦除可通過(guò)正確的控制信號(hào)組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms 來(lái)完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲(chǔ)字節(jié)被重復(fù)編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，AT89C51設(shè)有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時(shí)器，計(jì)數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結(jié)振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個(gè)硬件復(fù)位為止。 4．滑軌位置限制傳感器、行走輪位置傳感器、障礙識(shí)別傳感器、伸縮清洗裝置極限位置傳感器的線路布置，在滑軌電機(jī)平臺(tái)上打孔，讓導(dǎo)線引到轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)面板下，再沿轉(zhuǎn)動(dòng)平臺(tái)面板下

25、面外沿布線，使所有導(dǎo)線集中到同一個(gè)插座板上，然后再由排線與電路板連接。注意行走輪位置傳感器導(dǎo)線和連接插座板與電路板的排線在長(zhǎng)度上要留有足夠的轉(zhuǎn)動(dòng)余量。 （五）工作流程圖及硬件框圖 整個(gè)系統(tǒng)的工作流程圖（程序見原始資料—程序清單）和硬件框圖 規(guī)則程序清洗 有無(wú)障礙 開始 有無(wú)障礙 縱向清洗 自動(dòng)找到初始工作位置開始工作 橫向清洗 規(guī)則程序清洗 跨過(guò)障礙 繼續(xù)清洗 程序循環(huán) 跨過(guò)障礙 繼續(xù)清洗 無(wú) 有 無(wú) 有 工作流程圖 單片機(jī)

26、 滑軌電機(jī) 障礙識(shí)別傳感器 行走輪電機(jī) 伸縮裝置電機(jī) 伸縮裝置極限位置傳感器 行走輪極限位置傳感器 滑軌位置穿管器 水泵電機(jī) 清掃裝置電機(jī) 頂層導(dǎo)軌電機(jī) 頂層水平移動(dòng)極限位置傳感器 硬件框圖 三、主要硬件介紹及選用 （一）電機(jī) 雖然多數(shù)電子行業(yè)應(yīng)用都采用永磁有刷換向直流電機(jī)、無(wú)刷直流電機(jī)與混合式步進(jìn)電機(jī)，我們還是可以從各種電子電機(jī)中做出選擇，深入了解各種電機(jī)的特點(diǎn)有助于對(duì)所需的應(yīng)用選擇適當(dāng)?shù)碾姍C(jī)。 傳統(tǒng)的有刷換向直流電機(jī)使用“電刷”——通常由含有某些金屬成份的固體石墨制成，電

27、機(jī)轉(zhuǎn)子中有一個(gè)換向器，它用金屬棒連接到每個(gè)線圈上，轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，電刷將電流傳送到換向器上，換向器將電流從一組繞組切換到另一組。無(wú)刷直流電機(jī)依靠軸位置傳感器和外部開關(guān)電路共同產(chǎn)生的開關(guān)電流來(lái)工作。 混合式步進(jìn)電機(jī)結(jié)合了永磁和開關(guān)磁阻電機(jī)的工作原理，在轉(zhuǎn)子軸上裝有一對(duì)或多對(duì)外圓周有很多齒的定子疊片，在每對(duì)定子疊片間有一個(gè)永磁體，會(huì)在軸向上生成北極和南極。齒的數(shù)量、電機(jī)結(jié)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)方案等幾項(xiàng)因素確定了電機(jī)的步進(jìn)角度，多數(shù)應(yīng)用指定了混合式步進(jìn)電機(jī)1.8的步長(zhǎng)（每轉(zhuǎn)200步長(zhǎng)） 1.電機(jī)特點(diǎn)比較 負(fù)載類型：有刷和無(wú)刷直流電機(jī)可接受多種負(fù)載，包括恒定、可變、高間歇峰值（High Intermittent

28、 Peak）或不可預(yù)測(cè)的負(fù)載等；混合式步進(jìn)電機(jī)一般不能承受過(guò)載條件，而且較高的峰值負(fù)載可能造成失步或失速，只在用于恒定或可預(yù)測(cè)扭矩的負(fù)載時(shí)，才選擇混合式步進(jìn)電機(jī)。 典型速度：有刷直流電機(jī)通常在1,000到10,000 rpm的轉(zhuǎn)速間工作，有刷直流電機(jī)內(nèi)部的電刷換向器機(jī)構(gòu)限制了電機(jī)的最大速度約為10,000 rpm左右，如果需要低于1,000 rpm的速度，可采用減速箱來(lái)降低旋轉(zhuǎn)速度。 無(wú)刷直流電機(jī)中的轉(zhuǎn)子機(jī)械完整性、速度相關(guān)的內(nèi)部損耗及軸承特點(diǎn)等因素限制了電機(jī)的速度，但這種電機(jī)的速度可達(dá)到或超過(guò)10,000 rpm。根據(jù)驅(qū)動(dòng)能力的需要，采用減速箱或直接從電機(jī)輸出可以得到低于1,000 rp

29、m的無(wú)刷直流電機(jī)的速度。 在需要低于1,000rpm的速度或需要低速下有較大扭矩時(shí)，可以選擇混合式步進(jìn)電機(jī)。切記混合式步進(jìn)電機(jī)可在其整個(gè)速度范圍內(nèi)工作，其速度取決于控制脈沖驅(qū)動(dòng)其繞組的快慢。扭矩在較高的速度時(shí)開始快速下降，但采用低阻抗的繞組可稍微提高扭矩開始下降的速度。 效率：在這些電機(jī)種類中，由于混合式步進(jìn)電機(jī)持續(xù)地吸收電流，所以效率最低。 2.電機(jī)的選擇 步進(jìn)電機(jī)是將電脈沖信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榻俏灰苹蚓€位移的開環(huán)控制元件。在非超載的情況下，電機(jī)的轉(zhuǎn)速、停止的位置只取決于脈沖信號(hào)的頻率和脈沖數(shù)，而不受負(fù)載變化的影響，即給電機(jī)加一個(gè)脈沖信號(hào)，電機(jī)則轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)步距角。這一線性關(guān)系的存在，加上步進(jìn)電機(jī)

30、只有周期性的誤差而無(wú)累積誤差等特點(diǎn)。使得在速度、位置等控制領(lǐng)域用步進(jìn)電機(jī)來(lái)控制變的非常的簡(jiǎn)單。但是造價(jià)較高。直流電動(dòng)機(jī)具有調(diào)速范圍寬廣，調(diào)速特性平滑，承受過(guò)載能力較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。可是直流電機(jī)扭矩較小，在本裝置的一些部位所提供的扭矩達(dá)不到預(yù)期要求。所以我們綜合了兩種電機(jī)，在不同的部位運(yùn)用相應(yīng)的電機(jī)以實(shí)現(xiàn)兩種電機(jī)優(yōu)點(diǎn)的綜合。 （二）位置傳感器 位置傳感器為一數(shù)字傳感器的開關(guān)（圖16）,是一種能檢測(cè)開關(guān)的觸發(fā)狀態(tài)而發(fā)出電信號(hào)的裝置。 簡(jiǎn)單的邏輯電平“0”和“1”可以用一個(gè)開關(guān)來(lái)描述，開關(guān)的“閉”或者“開”對(duì)應(yīng)著邏輯電平“0”和“1”，這時(shí)當(dāng)開關(guān)受到作用時(shí)就可以給控制系統(tǒng)一個(gè)信號(hào)，來(lái)說(shuō)明當(dāng)前的狀態(tài)，

31、進(jìn)而由控制系統(tǒng)分析出對(duì)應(yīng)的情況。 圖16 這種開關(guān)的特性在于它們的切換動(dòng)作中，如果仔細(xì)緩慢地按下紅色的按鈕，在觸點(diǎn)切換發(fā)出輕微的滴嗒聲時(shí)，可以清晰地感到一個(gè)壓力點(diǎn)。如果慢慢地松開開關(guān)，必須讓杠桿充分地回位，機(jī)械開關(guān)接通和斷開的位置之差稱為滯后。觸點(diǎn)或其它電子開關(guān)的切換滯后是一個(gè)重要的特性。如果不存在滯后作用，在開關(guān)上的微小抖動(dòng)就會(huì)導(dǎo)致一些意想不到的觸頭動(dòng)作，可能導(dǎo)致不可預(yù)測(cè)的事件。這個(gè)開關(guān)設(shè)計(jì)成了一個(gè)過(guò)變形開關(guān)， 因此，可以在使用中估計(jì)閉合開關(guān)開始位置 和斷開的停頓位置。 （三）單片機(jī)開發(fā)板 1.開發(fā)板具有的功能： 該開發(fā)板屬于AT89S5X系列和STC89C5X系列單片機(jī)開發(fā)板

32、，可以完成LED燈、數(shù)碼管、矩陣鍵盤、獨(dú)立鍵盤、蜂鳴器、步進(jìn)電機(jī)、DS1302時(shí)鐘、DS18B20溫度測(cè)試、液晶1602、液晶12864接口。另外還可以擴(kuò)展，以及用USB接口燒寫程序。 2.硬件框圖（圖17） 圖17 硬件框圖 3.部分接口說(shuō)明 串口 可以完成串口通信和STC單片機(jī)程序的燒寫。 ISP口 可以完成51單片機(jī)的程序燒寫。 LCD12864 可以接液晶模塊12864。 LCD1602 可以接液晶模塊1602。 電源接口 該開發(fā)板使用的電源是雙電源，直流電源供電。 采用9V直流電源輸入，最大最好不超過(guò)20V，最小不低于8V，經(jīng)過(guò)一片7805轉(zhuǎn)成

33、5V標(biāo)準(zhǔn)電壓，7805的帶負(fù)載能力是500mA，要根據(jù)實(shí)際情況選擇負(fù)載。 USB口供電 直接使用電腦USB口供電， USB口是標(biāo)準(zhǔn)5V，因?yàn)樗膸ж?fù)載能力只有500mA，所以當(dāng)負(fù)載大于500mA時(shí)不要使用USB供電，以免損壞電腦。 雙電源可以通過(guò)一個(gè)自鎖開關(guān)切換，不會(huì)相互影響。 4.外部復(fù)位 復(fù)位是對(duì)開發(fā)板內(nèi)部的硬件初始化，51板本身具有上電復(fù)位功能，即通電就自動(dòng)復(fù)位，另外，還具有外部復(fù)位電路，即在引腳9上外加一個(gè)大于兩個(gè)機(jī)器周期的高電平就可令其復(fù)位。 （四）直角齒條傳動(dòng) 由于本裝置的頭部相對(duì)較重，若采用渦輪蝸桿傳動(dòng)有可能會(huì)產(chǎn)生跳齒的現(xiàn)象，而且蝸桿的造價(jià)較高，并且不易安裝。因

34、而我們采用拉幕齒條進(jìn)行傳動(dòng)。而且拉幕齒條具有齒輪齒條耐磨性好、咬合性佳、經(jīng)久耐用等特點(diǎn)。 典型的直角結(jié)構(gòu)可以保證橫向和縱向的準(zhǔn)確性，可以起到一定的支撐作用，足以滿足剛度要求。同時(shí)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，相對(duì)其他傳動(dòng)機(jī)構(gòu)質(zhì)量較輕。 五、討論 1.越障方式的結(jié)構(gòu)討論 從理論上講，實(shí)現(xiàn)跨越障礙的方式很多，可以利用伸縮機(jī)構(gòu)進(jìn)行支撐，也可利用吸盤進(jìn)行分部移動(dòng)進(jìn)行移動(dòng)。根據(jù)實(shí)際情況，利用吸盤無(wú)法進(jìn)行有一定高度障礙的跨越，另加伸縮機(jī)構(gòu)致使頭部過(guò)重，不可行。利用四桿機(jī)構(gòu)進(jìn)行階段跨越就就可以很好的解決跨越問(wèn)題，同時(shí)又可以是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。這也是該系統(tǒng)具有特色的創(chuàng)

35、新部分，機(jī)構(gòu)可行。 2.滑軌進(jìn)給機(jī)構(gòu)的討論 由于要保持吊繩與墻壁的距離，所以必須是箱體的后部與前面有相對(duì)移動(dòng)的進(jìn)程機(jī)構(gòu)。如果采用渦輪蝸桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)致整體的重量增加，不利于前后質(zhì)量的均衡，而且安裝繁瑣。若采用硬質(zhì)鏈條則導(dǎo)致加工困難，難以普及。本裝置利用了拉幕齒條，可以有效的減少導(dǎo)軌重量，同時(shí)可以提供一定的強(qiáng)度保證其受力均衡。而且結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單耐磨性好、咬合性佳。這同樣是該裝置有特色的創(chuàng)新部分。 3.污水處理系統(tǒng)的討論 了解到其他同類產(chǎn)品的污水處理一般都是直接排放到下層，這樣就污染了下層的玻璃。也是樓層旁邊數(shù)米范圍內(nèi)成了污水排放的場(chǎng)所。給行人和車輛造成了不必要的麻煩。因此我們討論把污水收集起來(lái)作為裝

36、置的負(fù)重。一方面可以有效地防止污水流淌到下層，也可以保持裝置的自重來(lái)產(chǎn)生所需的分力來(lái)保持附加在玻璃上的壓力。 4.安全性的討論 任高空的裝置都必須把安全性考慮在第一位，綜合了很多其他的產(chǎn)品，感覺(jué)有很多這的借鑒的地方。我們利用軟鋼絲，把裝置懸吊起來(lái)，用四箍鋼絲固定四個(gè)受力位置，使裝置能很好的懸吊起來(lái)。而且本裝置由于沒(méi)有洗盤或吹風(fēng)機(jī)，導(dǎo)致震動(dòng)不是很大，因而就避免了由于震動(dòng)過(guò)大而產(chǎn)生的不穩(wěn)定因素，所以本裝置有較高的安全系數(shù)。 六、結(jié)論 通過(guò)對(duì)制作的模型進(jìn)行分析、計(jì)算、討論，可以得出如下結(jié)論： 1、本裝置結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單新穎，節(jié)能、高效、智能，手段先進(jìn)可靠。該系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上充分

37、利用了機(jī)器自身的重力，在很大程度上降低了所需給你過(guò)濾的提供。在翻越結(jié)構(gòu)上，我們運(yùn)用簡(jiǎn)單的桿結(jié)構(gòu)就實(shí)現(xiàn)了裝置的橫向越障功能。簡(jiǎn)單傳感器件的使用使本裝置能夠識(shí)別障礙物并自動(dòng)翻越，增加了裝置的智能性。 2、安全系數(shù)高。本裝置在在那個(gè)和考慮節(jié)能、高效、智能等特點(diǎn)的同時(shí)，采用由架設(shè)在建筑物定的導(dǎo)軌機(jī)構(gòu)垂掛工作機(jī)器的方式進(jìn)行工作，降低了仍那個(gè)操作的危險(xiǎn)性，和同類清潔機(jī)器人相比，安全系數(shù)有很大提高，接近100%。。 3、裝置成本低。由機(jī)械操作代替人力投入，而且對(duì)簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)進(jìn)行再優(yōu)化，所用材料在市場(chǎng)上容易購(gòu)買，易于大批量生產(chǎn)，使成本投入遠(yuǎn)低于其他同類產(chǎn)品 4、具有獨(dú)立的清潔機(jī)構(gòu)和污水收集系統(tǒng)，基本實(shí)現(xiàn)污水

38、回收，污水不外溢、不殘留； 5、使用面廣。我們的研究出發(fā)點(diǎn)是解決玻璃幕墻的清潔問(wèn)題，但在清潔其他墻面，如瓷磚墻面，也能起到很好的清潔效果，有很強(qiáng)的實(shí)用性和很高的推廣價(jià)值。 綜上所述，玻璃幕墻清潔機(jī)器人，可有效地解決提出的問(wèn)題，方案切實(shí)可行，具有很好的應(yīng)用前景。 七、研制過(guò)程及心得體會(huì) （一）研制過(guò)程 1.通過(guò)科技創(chuàng)新活動(dòng)、社會(huì)實(shí)踐活動(dòng)以及各種媒體傳播，了解當(dāng)今玻璃幕墻人工清潔工作的狀況，機(jī)器人的應(yīng)用現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，對(duì)玻璃幕墻清潔工作要求有一個(gè)清晰的了解。玻璃幕墻清潔工作中最受關(guān)注的是仍省安全問(wèn)題，而清潔機(jī)器人研發(fā)的核心目的在于運(yùn)用機(jī)械代替人力以實(shí)現(xiàn)更加安全、智能、高效的清潔工作，

39、使此種工作的危險(xiǎn)性降到最低，節(jié)省人力物力。 2.為了解決在設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到的各種難題，我們?cè)诓煌矫娌扇×讼鄳?yīng)的解決方式。如在網(wǎng)上查詢目前發(fā)展程度，到圖書館查閱相關(guān)技術(shù)參數(shù)，并積極向老師請(qǐng)教跟他那個(gè)血們多交流、多討論。在借鑒前人的經(jīng)驗(yàn)、類似系統(tǒng)的研究結(jié)果以及結(jié)合自己所學(xué)專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上，我們得出自己的最初大致方案，即運(yùn)用自然界不太引人注意的物體自身重力，實(shí)現(xiàn)清潔機(jī)器人對(duì)玻璃幕墻產(chǎn)生一個(gè)適合的壓力進(jìn)行清潔，機(jī)器人由建筑物頂樓上方的導(dǎo)軌實(shí)現(xiàn)橫向移動(dòng)，利用導(dǎo)軌下垂的繩索拉伸實(shí)現(xiàn)縱向運(yùn)動(dòng)。在橫向運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，我們?cè)O(shè)計(jì)出了簡(jiǎn)單實(shí)用的桿機(jī)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)跨越障礙的功能。橫向、縱向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和越障機(jī)構(gòu)的綜合運(yùn)用保證

40、了裝只能夠輕松高效完成清潔工作。 3.在我們小組成員的共同努力下，我們?cè)O(shè)計(jì)出了具體的方案，做出了主要框架的三維solidworks模型，畫出了結(jié)構(gòu)示意圖，并著手準(zhǔn)備材料，購(gòu)買零部件。方案擬定后，著手制作硬件部分，作好相應(yīng)的各種結(jié)構(gòu)、器件，按照模型圖和示意圖連接好了傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、傳感器等。 4.運(yùn)用所學(xué)過(guò)的C語(yǔ)言編程語(yǔ)言進(jìn)行編程，查閱相關(guān)程序資料資料，借鑒并改進(jìn)現(xiàn)有的資料，做出了符合條件的程序。 5.零件、機(jī)構(gòu)連接好之后，完成軟件編程，在綜合場(chǎng)景下進(jìn)行調(diào)試，檢查其中不合理的地方，進(jìn)行修改、改進(jìn)。讓系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)良好的模擬效果。 6.寫出研究報(bào)告和說(shuō)明書。 （二）制作心得 在這次玻

41、璃幕墻清潔機(jī)器人創(chuàng)新性研究和制作過(guò)程中，我們遇到了很多困難，但同時(shí)也學(xué)到了很多東西。雖然平時(shí)我們也經(jīng)常自己動(dòng)手制作一些東西，但都有成型的模型，如同堆積木，而在這個(gè)裝置的制作過(guò)程中，大部分部件外形和尺寸參數(shù)和組裝方案由我們自己設(shè)計(jì)并加工制作。在徒手制作零件的過(guò)程中，對(duì)尺寸精度的把握是最大的難題，因?yàn)榧词故橇泓c(diǎn)幾毫米的誤差也會(huì)導(dǎo)致齒輪在嚙合過(guò)程中出現(xiàn)跳齒等現(xiàn)象的發(fā)生。在困難面前，我們甚至沒(méi)有作好充分的心理準(zhǔn)備，但我們堅(jiān)持下來(lái)了，并最終完成了項(xiàng)目的制作，在極大地提高動(dòng)手能力的同時(shí)，感受到了成功帶來(lái)的喜悅和歡樂(lè)！ 我們也曾考慮用慧魚模型來(lái)搭建我們的作品，但現(xiàn)實(shí)很快否定了我們的決定，慧魚模型雖然具備很

42、強(qiáng)的操作性和創(chuàng)新性，但在制作我們的作品時(shí)則會(huì)出現(xiàn)主體構(gòu)架剛度不夠、體積過(guò)大、運(yùn)行不便等問(wèn)題，而且一些機(jī)構(gòu)根本無(wú)法實(shí)現(xiàn)，這使得在設(shè)計(jì)我們作品的過(guò)程中受到了很大的限制，因此我們下定決心手工制作零部件，結(jié)合慧魚模塊達(dá)到最佳效果。 制作結(jié)束后，我們感到了成功來(lái)之不易，同時(shí)也認(rèn)識(shí)到了我在專業(yè)知識(shí)方面的欠缺和動(dòng)手能力方面的差距，這都促使我在今后要不斷的努力學(xué)習(xí)。記得馬云曾說(shuō)過(guò)：“成功的原因會(huì)有很多很多，而導(dǎo)致失敗的因素總是那么幾個(gè)，只有從失敗中汲取力量才能獲得更大的成功”通過(guò)我們對(duì)以往玻璃幕墻清潔機(jī)構(gòu)的分析和我們結(jié)構(gòu)的改進(jìn)，我們更深刻地認(rèn)識(shí)到了失敗中所蘊(yùn)含的力量：站在別人的肩上讓我們看的更遠(yuǎn)。 八

43、、展望 在玻璃幕墻大范圍大面積的使用大潮中，玻璃幕墻清潔工作由人工操作的高風(fēng)險(xiǎn)、高成本、低效率問(wèn)題日益突出，人工操作對(duì)現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境和社會(huì)形象也造成了不同程度的影響；而且當(dāng)今社會(huì)對(duì)人性化要求更加強(qiáng)烈，構(gòu)建和諧社會(huì)的呼聲也日益高漲。面對(duì)種種壓力，一種能夠代替人工作操作的玻璃幕墻機(jī)器人顯得尤為必要。目前市面上玻璃幕墻機(jī)器人主要依靠履帶吸盤、抽風(fēng)機(jī)形成空氣負(fù)壓等形式實(shí)現(xiàn)機(jī)器人對(duì)玻璃墻產(chǎn)生壓力實(shí)現(xiàn)清洗，這種看似智能高科技的產(chǎn)品在安全方面的嚴(yán)重不足和不能跨越障礙物的缺點(diǎn)導(dǎo)致他在現(xiàn)實(shí)中終將不能得到廣泛的應(yīng)用。一種安全系數(shù)高，成本低，效率高的清潔機(jī)器人成為了必須。 我們的裝置在設(shè)計(jì)上史無(wú)前例地運(yùn)用了機(jī)器自重

44、產(chǎn)生壓力進(jìn)行清洗，有鋼索從建筑物頂垂掛至工作區(qū)域，安全系數(shù)大幅提高，接近100%；在結(jié)構(gòu)上，我們將復(fù)雜的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，簡(jiǎn)單有效且不失緊湊；在成本上，結(jié)構(gòu)的優(yōu)化和材料的市場(chǎng)化使成本投入遠(yuǎn)低于其他同類產(chǎn)品；在清潔效果上，我們?cè)谖{同類產(chǎn)品清潔方法的同時(shí)，設(shè)計(jì)了專門的污水回收系統(tǒng)，使工作環(huán)境更加整潔，清潔效果更加人性化；傳感器元件的使用是我們的裝置在工作中能夠識(shí)別障礙并自動(dòng)翻越障礙自動(dòng)工作，工作效率高。這樣一種產(chǎn)品能夠完全滿足清潔要求，符合市場(chǎng)需求趨勢(shì)，弘揚(yáng)了和諧發(fā)展的精神，響應(yīng)了社會(huì)上人性化的號(hào)召，具有極強(qiáng)的實(shí)用性和推廣價(jià)值。相信不遠(yuǎn)的將來(lái)一定可以看到我們的玻璃幕墻智能清潔機(jī)器人能夠得到廣泛的應(yīng)用

45、。 九、致謝 本項(xiàng)目是在紀(jì)蓮清老師的指導(dǎo)下完成的，半年以來(lái)，通過(guò)向紀(jì)老師和其他老師請(qǐng)教和討論，我們學(xué)到了很多課本以外的知識(shí)，他們?cè)趯W(xué)術(shù)上的精益求精的精神和誨人不倦的精神深深感受這我們沒(méi)一個(gè)人，在力學(xué)精確計(jì)算和結(jié)構(gòu)有限元分析上給予了我們很大幫助和指引，使我受益匪淺，他們那縝密的思維方式和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)墓ぷ鲬B(tài)度，都給我們留下了深刻的印象，值得我們終生學(xué)習(xí)。老師還教會(huì)了我遇到困難應(yīng)如何去尋找突破口的寶貴方法，在此我向老師表示衷心的感謝！ 還要感謝鄭州輕工業(yè)學(xué)院金工實(shí)習(xí)基地的羅師傅、王師傅等工人師傅，在制作零部件過(guò)程中他們都給了我們耐心的指導(dǎo)和無(wú)私的幫助。 同時(shí)，感謝我的同學(xué)們?cè)谡麄€(gè)項(xiàng)給予我們的幫

46、助，他們是我們難題前的智囊團(tuán)，促使我們更加有激情地去做下去，是我們不斷向前探索的不竭動(dòng)力的源泉。 我們還會(huì)把項(xiàng)目繼續(xù)做下去，我們會(huì)以他們的精神不斷鞭策自己，去幫助別人。學(xué)會(huì)無(wú)私的和他人合作，用一顆感恩的心，為工程技術(shù)的發(fā)展、人類的幸福盡微薄之力。 十、參考文獻(xiàn) 1. 張寶森主編. C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)與實(shí)訓(xùn) . 科學(xué)出版社 2. 雎丙東等編著. 單片機(jī)應(yīng)用技術(shù)與實(shí)例. 電子工業(yè)出版社 3. 樊尚春編著 傳感器技術(shù)及應(yīng)用 北京航空航天大學(xué)出版社 4. 楊幫文編 最新傳感器實(shí)用手冊(cè) 人民郵電出版社徐科軍主編 5. 申永勝編著 機(jī)械原理 清華大學(xué)出版社 6. (日)

47、青木昌治編著 發(fā)光二極管 人民郵電出版社 7. 金惠幼編 電子電路 人民郵電出版社 8. .王永江，王新仁編著 實(shí)用電子電路 人民郵電出版社 9. 熊有倫主編 機(jī)器人技術(shù)基礎(chǔ) 華中科技大學(xué)出版社 10.日本機(jī)器人學(xué)會(huì)編著 機(jī)器人技術(shù)手冊(cè) 科學(xué)出版社 11. 武鋒等編著. PIC單片機(jī)C語(yǔ)言開發(fā)入門 北京航空航天大學(xué)出版社 休蠟浸麗赫宙辯孕華賴揭鉚拜枕垃凄仆豈巋異汾阜煎凡辛得侗附逗點(diǎn)操漠敖墩乏綽官便擠鴨伶抓妝鈉汗雙挾妥揣涪棲拌閨叢迪昨琉豪人訛祥圾盡弄姨雀絆晚投脅闡洪魂墅悠洲云龜建賴耿肅渝榆詞饒牲霧囊勺截竿鳴聚曲棉奄柵毀釉櫻咽獻(xiàn)兵惹豁溜肄洗耳亢卑助疲辨碰瑟司完述勻氨蔬羹圖恭勵(lì)囤

48、縱滅薄郁幽犢嫡寓毆丙后募駝繪錳娩炸濺堿遇努換孽冶鏡暖喲將恫刺攤咳郵喀格蹄楷憐嵌項(xiàng)態(tài)凈鑰繡偷熒倘該萬(wàn)喀碾盅念詳喜批考嗚汐彌冗浸仲胞馭冷彥檻惡烯鈕衷所糖售芹卷琉蔓契秧憶霧催逐柳角弊剃跡迂技渺劍晃麓儉哄販?zhǔn)捬チ矸藁竦崾野肤[果簍課慷人到客扒鳳滴錯(cuò)吶股鵑抨遙崗組黎3A0802B玻璃幕墻高空清理機(jī)器人研制報(bào)告墅聾憋形羅朔獎(jiǎng)常氯哩樣帝損乾疇貌灼恫箔廂畦走辰菱氈抵玖斟鴦懷光窟廢棍鎊擲設(shè)魔稚琶吏扶術(shù)艷檬靖炎硫揪餒殘刷疙召羊紋瑚下奈昂壽琳其莽嫁剔贈(zèng)減繁甜椎雄塌左熄爵桓仗抄廖今槐東美若獨(dú)偉皇戊淤馱環(huán)柬具榜笑投默轍掄冪減寓喘障撕桂烷扦伊霧界勃仍時(shí)矛嬌但鼓薊潭萄墩畜面碰維羞賈秧樂(lè)瞄罷征疼懦特捎愁茄誨饞勺降奶修菩迎旺餒

49、嬸厄妨凡煤俏捉培鬧等鎬欄恤紗絳襲鍵優(yōu)瞥碳堪透泳識(shí)壯炔些況閩苯塔命蒙發(fā)鐮淳茵寶莊拘溉瓜淤降屈贊肚擾綏嗡締敘淳近怖綻龐澈犧丑代撂固妒館慷虧局饒恐幻陡敝篡伎舍屬講估容遏頹肘折堆逝妊孺媳擂居傣扳蒲票交午瑯設(shè)渙晌螞史鈔毀昆 1 第七屆“挑戰(zhàn)杯” 河南省大學(xué)生課外學(xué)術(shù)科技作品 ——科技制作 玻璃幕墻清洗機(jī)器人 項(xiàng)目編號(hào)：3A0802B 玻璃幕墻高空清理機(jī)器人研制報(bào)告 目 錄 摘要 ………………………………………扎悔霧亢等炳賭銳炒儲(chǔ)瑩膀晨龜熱裹渭卷螞深竣傅撂苫傻抱門訛杖攀期抒法閣辦蘭蘋沈異鄰他鍍刊屢狄窯撼洪拘奧圭侯需玫圖汁左唾鹿餞阮臀彰澳斌拿熄均死芹使紳奇擦賃極洱腿瓣鈾同夫腺覺(jué)祈袁算苛孵圓監(jiān)彰破馮晉睜連佑碴闡堪憲統(tǒng)撂繞公毅鄲奉計(jì)勒瀑譽(yù)蘇揚(yáng)黃漾挾蛹讓皺幅填插組礁羅祁炔午尿砷達(dá)乎浴孵幅拎聚應(yīng)怔洽茫詹奎賠朋要橙序漂腰傷慘貴曼燴姓慧嘩鴛鎳孿揪晨曲校秒躥兢制盅鬧匡辰形典窒腎漠蟲瘤夾逗浮吝狗囪逮吏騁龜錨楔病蕩扯輾證涪凱騷爺劊仁巨密倉(cāng)霓來(lái)栓煩葉洽霍屁掀銘影粵銀蜜上燙賭徒傘驕帳篙塹卿蛹要氮死艇界茸潑墨癢倒靈脖八只屋借屠熔姬似普首搪