吸附式爬壁清洗機(jī)設(shè)計(jì)-履帶式爬壁機(jī)器人【三維PROE】【8張CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】【YC系列】

吸附式爬壁清洗機(jī)設(shè)計(jì)-履帶式爬壁機(jī)器人【三維PROE】【8張CAD圖紙、說(shuō)明書(shū)】【YC系列】,三維PROE,8張CAD圖紙、說(shuō)明書(shū),吸附,式爬壁,清洗,設(shè)計(jì),履帶式,機(jī)器人,三維,proe,cad,圖紙,說(shuō)明書(shū),仿單 .上海電機(jī)學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開(kāi)題報(bào)告 課題名稱(chēng) __ 吸附式爬壁清洗機(jī)設(shè)計(jì) 學(xué) 院 機(jī)械學(xué)院 專(zhuān) 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化（數(shù)控方向） 班 級(jí) BJ1004 學(xué) 號(hào) 101002050438 姓 名 趙毅俊 指導(dǎo)教師 歐陽(yáng)華兵 定稿日期： 2014 年 2月27日 8 吸附式爬壁清洗機(jī)設(shè)計(jì) 1 選題背景及其意義 機(jī)器人是人類(lèi)二十一世紀(jì)的偉大發(fā)明之一，是傳統(tǒng)的機(jī)構(gòu)學(xué)與近代電子技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，是計(jì)算機(jī)科學(xué)、控制論、機(jī)構(gòu)學(xué)、信息科學(xué)和傳感技術(shù)等多學(xué)科綜合性高科技產(chǎn)物，它是一種仿人操作、高速運(yùn)行、重復(fù)操作和精度較高的自動(dòng)化設(shè)備，機(jī)器人技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，不但使傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究發(fā)生根本性的變化，而且將對(duì)人類(lèi)的社會(huì)產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響。機(jī)器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為當(dāng)代應(yīng)用最廣泛、發(fā)展迅速的高科技產(chǎn)業(yè)之一。機(jī)器人作為高科技領(lǐng)域的一個(gè)重要分支，將成為二十一世紀(jì)各國(guó)爭(zhēng)奪的經(jīng)濟(jì)技術(shù)的制高點(diǎn)。 隨著城市現(xiàn)代化發(fā)展，特別是高層建筑的興起，以玻璃壁面為代表的壁面結(jié)構(gòu)逐漸演繹成華麗的“城市外衣”，由此衍生出繁重的壁面清洗任務(wù)，并且許多國(guó)家已經(jīng)對(duì)建筑壁面的清洗要求做出了明確規(guī)定。另一方面，越來(lái)越奇特的建筑結(jié)構(gòu)使清洗的難度越來(lái)越大，甚至采用傳統(tǒng)的清洗方法已無(wú)能為力。然而，在社會(huì)文明高度發(fā)展的今天，人們對(duì)生命安全越來(lái)越重視，要求停止使用蜘蛛人的呼聲已不絕于耳，因此人們期待新的具有人性化的清洗方式出現(xiàn) 在高層建筑墻面清潔工作中，爬壁清潔機(jī)得到了廣泛關(guān)注，它將人類(lèi)從繁重、危險(xiǎn)的高樓清洗工作中解放出來(lái)，它憑借能夠成為高空極限作業(yè)的一種自動(dòng)機(jī)械裝置的優(yōu)良特性，越來(lái)越受到人們的重視。爬壁清洗機(jī)能有效降低高層建筑的清洗成本，提高清潔效率，同時(shí)也推動(dòng)了清洗業(yè)的發(fā)展，帶來(lái)相當(dāng)?shù)纳鐣?huì)效益、經(jīng)濟(jì)效益。 本課題主要設(shè)計(jì)一種履帶吸盤(pán)式爬壁清洗劑，采用履帶式移動(dòng)方式，雙履帶和車(chē)體構(gòu)成機(jī)器人的基本框架；真空吸盤(pán)式吸附方式加以完善的配氣系統(tǒng)，可為清洗機(jī)提供足夠的吸附力。吸盤(pán)式結(jié)構(gòu)克服了現(xiàn)有爬壁機(jī)器人結(jié)構(gòu)上的缺點(diǎn)與不足，提高了爬壁機(jī)器人的實(shí)用性能。因此，本課題的研究具有較高的科研價(jià)值和經(jīng)濟(jì)價(jià)值。 2 文獻(xiàn)綜述（國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢(shì)） 爬壁移動(dòng)機(jī)器人廣泛應(yīng)用于維護(hù)、檢查、消防、救援、清洗、情報(bào)和國(guó)防領(lǐng)域等，必將為人類(lèi)帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。各工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家都投入大量人力物力，積極進(jìn)行其理論和技術(shù)研究，如日本、美國(guó)、英國(guó)、俄羅斯、德國(guó)、奧地利、西班牙等國(guó)相繼研制出一些各具特色的爬壁移動(dòng)機(jī)器人實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。我國(guó)在國(guó)家自然基金和863計(jì)劃的大力支持下，從上世紀(jì)90年代中期也相繼開(kāi)發(fā)出一些爬壁移動(dòng)機(jī)器人樣機(jī)。 爬壁移動(dòng)機(jī)器人是一種能夠在垂直壁面進(jìn)行移動(dòng)作業(yè)的極限作業(yè)機(jī)器人，世界機(jī)器人大國(guó)日本在極限作業(yè)機(jī)器人研究方面尤為積極。早在1966年，在大阪府立大學(xué)工學(xué)部任講師的西亮利用電風(fēng)扇進(jìn)行側(cè)低壓空氣產(chǎn)生的負(fù)壓作為吸附力制作了一臺(tái)垂直壁面移動(dòng)機(jī)器人的原理樣機(jī)。1975年，已經(jīng)身為宮崎大學(xué)工學(xué)院部教授的西亮又制作了以實(shí)用化為目標(biāo)的二號(hào)樣機(jī)，這是個(gè)單吸盤(pán)結(jié)構(gòu)、靠輪子行走的壁面移動(dòng)機(jī)器人。此次以后各國(guó)著名的大學(xué)、研究所、公司紛紛投入力量廣泛開(kāi)展用于極限作業(yè)的壁面移動(dòng)式機(jī)器人的研究。 相對(duì)國(guó)外，我國(guó)研究和開(kāi)發(fā)機(jī)器人始于七十年代初期，國(guó)內(nèi)爬壁移動(dòng)機(jī)器人研究起步較晚。1975年在北京舉行的日本科技展覽會(huì)上，川崎重工業(yè)公司首先在中國(guó)展出了工業(yè)機(jī)器人，以此為起點(diǎn)，我國(guó)掀起了第一個(gè)研制機(jī)器人的浪潮。北京自動(dòng)化研究所、上海交大、沈陽(yáng)自動(dòng)化所、大連組合機(jī)床所。廣州機(jī)床所等十幾個(gè)單位紛紛開(kāi)始研制機(jī)器人。 目前高層建筑墻面作為高樓外防護(hù)結(jié)構(gòu)的現(xiàn)象越來(lái)越普遍，為了保證玻璃外觀(guān)的整潔美麗，就需要定期對(duì)玻璃表面進(jìn)行清洗，而大部分玻璃幕墻采用人工清洗作業(yè)。這種清洗方法是靠升降平臺(tái)或吊繩懸掛由人進(jìn)行玻璃幕墻的清洗，作業(yè)方式簡(jiǎn)單易行，但效率低且成本高，更重要的是高空環(huán)境條件惡劣易引發(fā)安全事故。隨著控制和機(jī)電技術(shù)的發(fā)展，壁面清洗機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。利用壁面清洗機(jī)器人作業(yè)將大大降低高層建筑的清洗成本，改善工人的勞動(dòng)環(huán)境，提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，具有相當(dāng)?shù)纳鐣?huì)、經(jīng)濟(jì)意義和廣闊的應(yīng)用前景。玻璃幕墻爬壁清洗機(jī)器人的研制成功，將會(huì)實(shí)現(xiàn)清洗作業(yè)的自動(dòng)化，給清洗業(yè)帶來(lái)一次新的革命。 3 研究?jī)?nèi)容 3.1 吸附式爬壁清洗機(jī)基本工作原理； 吸附式爬壁清洗機(jī)主要由吸附部分、移動(dòng)部分和清洗部分組成。爬壁清洗機(jī)應(yīng)該具有一定的吸附能力，其產(chǎn)生的摩擦力應(yīng)大于清洗機(jī)的重力，從而防止墜落，同時(shí)還應(yīng)具有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，能夠使清洗機(jī)在壁面上自由移動(dòng)，并且有電機(jī)控制清潔頭旋轉(zhuǎn)，當(dāng)清洗機(jī)在壁面上移動(dòng)時(shí)能夠完成對(duì)壁面的清潔工作。 3.2清洗機(jī)履帶結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 爬行機(jī)構(gòu)要簡(jiǎn)單、高效、小型。使機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)直線(xiàn)移動(dòng)，保證機(jī)器人能夠按照地面操作人員的遙控進(jìn)行工作，用履帶與履帶輪相嚙合形成履帶的設(shè)計(jì)。 圖1 三履帶輪平行履帶 3.3清洗機(jī)吸附機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)； 吸附機(jī)構(gòu)采用真空吸附技術(shù)，設(shè)計(jì)吸附機(jī)構(gòu)要能產(chǎn)生一定的吸附力，確保機(jī)器人工作過(guò)程中能安全可靠地吸附在工作壁面上。 圖2 爬壁機(jī)器人受力示意圖 Fi：清洗機(jī)爬行所用的力；G:爬壁清洗機(jī)的重力；d:壁面與爬壁清洗機(jī)重心的距離 3.4清洗機(jī)行走機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)； 設(shè)計(jì)清洗機(jī)的行走機(jī)構(gòu)能夠在壁面上完成直線(xiàn)移動(dòng)，并且能夠跨越高度為5厘米的障礙，并且在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)清洗的目的。 圖3 履帶與履帶輪嚙合原理圖` 3.5清洗機(jī)清洗機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)； 清潔機(jī)構(gòu)是與爬壁機(jī)器人相配合用于壁面清潔的機(jī)器人附件，實(shí)現(xiàn)對(duì)壁面的清洗。 圖4 清洗機(jī)清洗部分示意簡(jiǎn)圖 4 研究方案 4.1 總體方案 爬壁清洗機(jī)本體主要包括吸附和移動(dòng)兩大部分，移動(dòng)部分由直線(xiàn)行走部分組成，將吸盤(pán)的真空吸附方式和履帶式移動(dòng)方式相結(jié)合，真空吸盤(pán)固定在柔性的履帶上，采用雙履帶對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，通過(guò)電機(jī)帶動(dòng)履帶運(yùn)行使清洗機(jī)能夠進(jìn)行直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，吸盤(pán)部分通過(guò)吸盤(pán)固定裝置固定在可以產(chǎn)生足夠大的吸附力，使清洗機(jī)能夠在爬行的過(guò)程中安全可靠地吸附在工作壁面上；控制系統(tǒng)主要任務(wù)是控制清洗機(jī)在壁面上的作業(yè)功能；清洗系統(tǒng)的主要任務(wù)是清洗壁面，通過(guò)電機(jī)控制清潔頭旋轉(zhuǎn)達(dá)到清洗目的。 4.2 擬采取的技術(shù)措施 爬壁清洗機(jī)融合了吸盤(pán)式真空吸附和履帶式移動(dòng)方式的優(yōu)點(diǎn)，吸盤(pán)在履帶上的分布和履帶自身柔性使得清洗機(jī)能夠跨越障礙物，又因?yàn)橛形P(pán)的存在，使履帶不直接與壁面接觸，可能的障礙有玻璃的連接處等，壁面凹凸起伏不大，履帶吸盤(pán)式的結(jié)構(gòu)具有逾越較小障礙的功能；同時(shí)，考慮到機(jī)器人運(yùn)行的平穩(wěn)性和履帶的使用壽命，因此清洗機(jī)履帶結(jié)構(gòu)由驅(qū)動(dòng)輪（主動(dòng)輪）置中，導(dǎo)向輪（從動(dòng)輪）對(duì)稱(chēng)分布，從動(dòng)輪對(duì)稱(chēng)布置的方式使履帶受力最大處避開(kāi)了履帶彎曲處，驅(qū)動(dòng)輪及導(dǎo)向輪兼做支撐輪，可增大接觸面積且使履帶上受力集中處遠(yuǎn)離履帶彎曲處，減少了對(duì)履帶的損害提高了履帶的使用壽命。 吸盤(pán)式真空吸附方式適用于多種工作環(huán)境，擴(kuò)大了清洗機(jī)的工作范圍。真空吸附機(jī)構(gòu)包括氣動(dòng)回路、真空泵和吸盤(pán)系統(tǒng)，吸附機(jī)構(gòu)由吸盤(pán)、配氣盤(pán)組件、氣動(dòng)回路等組成。吸盤(pán)通過(guò)吸盤(pán)固定裝置固定在履帶上，在清洗機(jī)工作的過(guò)程中隨著履帶轉(zhuǎn)動(dòng)而轉(zhuǎn)動(dòng)，配氣盤(pán)給達(dá)到相應(yīng)位置的吸盤(pán)組件進(jìn)行抽氣或者進(jìn)氣，從而產(chǎn)生或是破壞真空的環(huán)境。 爬壁清洗機(jī)的行走機(jī)構(gòu)主要由吸盤(pán)組件、履帶、履帶輪、控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)等構(gòu)成。履帶輪與履帶的聯(lián)結(jié)方式模擬齒輪齒條嚙合，使清洗機(jī)能夠平穩(wěn)快速地在壁面上移動(dòng)，通過(guò)配氣盤(pán)給吸盤(pán)組件進(jìn)行抽氣或進(jìn)氣，產(chǎn)生或是破壞真空的環(huán)境，使吸盤(pán)吸附或離開(kāi)壁面，在清洗機(jī)工作過(guò)程時(shí)，保證同時(shí)有若干組吸盤(pán)出于工作狀態(tài)，完成清洗機(jī)在壁面上的吸附以及移動(dòng)，通過(guò)改變左、右電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，可以實(shí)現(xiàn)爬壁清洗機(jī)的前進(jìn)、后退以及轉(zhuǎn)彎動(dòng)作。 爬壁清洗機(jī)的清洗機(jī)構(gòu)由清潔系統(tǒng)支架、清潔電機(jī)、滾刷、電池、開(kāi)關(guān)等組成，清潔電機(jī)由電池供電，清潔口安裝在電機(jī)伸出桿上。閉合控制開(kāi)關(guān)，滾刷旋轉(zhuǎn)，機(jī)器人在壁面上移動(dòng)時(shí)即可完成對(duì)壁面的清潔工作。 5 進(jìn)度計(jì)劃 2013年12月---- 2014年1月：收集資料，確定設(shè)計(jì)系統(tǒng)總體方案，翻譯有關(guān)外文資料及閱讀技術(shù)文獻(xiàn)，書(shū)寫(xiě)開(kāi)題報(bào)告。 2014年2月---- 2014年3月：清洗機(jī)的車(chē)體總體結(jié)構(gòu)方案分析 2014年3月---- 2014年4月：清洗機(jī)總體方案及結(jié)構(gòu)的確定、詳細(xì)設(shè)計(jì)與計(jì)算 2014年4月---- 2014年5月：清洗機(jī)行走機(jī)構(gòu)、吸附機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)與計(jì)算 2014X年5月---- 2014年5月：清洗機(jī)車(chē)體各關(guān)鍵部件及裝配圖的繪制 2014年5月---- 2014年6月：編寫(xiě)畢業(yè)論文。 2014年6月---- 2014年6月：畢業(yè)答辯準(zhǔn)備和答辯。 參考文獻(xiàn) [1] 何雪明， 丁毅，朱明波. 真空吸附式爬壁機(jī)器人設(shè)計(jì).西北輕工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)，1997 [2]胡啟寶.多吸盤(pán)式玻璃幕墻清洗機(jī)器人本體設(shè)計(jì).上海交通大學(xué)，2007 [3]蔡麗君.履帶式爬壁機(jī)器人設(shè)計(jì)與研究.上海工程技術(shù)大學(xué)，2011 [4]田靜眉.真空吸附式壁面清洗機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與研究.西南交通大學(xué)，2013 [5]吳神麗.新型高樓清洗爬壁機(jī)器人的研究與設(shè)計(jì).成都理工大學(xué)，2009 [6] 徐東; 楊鳴凱; 齊文; 陳戈. 豎直玻璃幕墻清洗機(jī)器人的設(shè)計(jì).中國(guó)科技信息，2011 [7]陳沛富.高樓玻璃幕墻清洗機(jī)器人設(shè)計(jì)研究.重慶大學(xué)，2006 [8] 姬國(guó)釗，張世偉，王奇斌，李俊秀，王卓.真空吸附式爬壁清洗機(jī)器人的研制.中國(guó)真空學(xué)會(huì)2008年學(xué)術(shù)年會(huì)論文摘要集，2008 [9]張國(guó)平，楊杰，高婧宇.爬壁機(jī)器人真空吸附及運(yùn)動(dòng)方式探討.液壓氣動(dòng)與密封，2007 [10] 白琨. 履帶式移動(dòng)機(jī)器人越障能力的研究.內(nèi)蒙古工業(yè)大學(xué)，2007 [11] Ruey Fang Shyu , Hsiarng Yang.Vacuum suction aid for microlens array formation using LIGA-like process.The International Journal of Advanced Manufacturing Technology , 2006, Vol.29 (5), pp.518-523 [12] Chintamani , Singhal Vinay , Singh JP , Bansal Anju , Saxena Sunita. Half versus full vacuum suction drainage after modified radical mastectomy for breast cancer- a prospective randomized clinical trial[ISRCTN24484328] . BMC Cancer , 2005, Vol.5 (1), pp.11 [13] Su Yanqing , Ye Xicong , Guo Jingjie , Fu Hengzhi. Study on Vacuum Suction Casting for TiAl-Based Alloys. Rare Metal Materials and Engineering , 2009, Vol.38 (9), pp.1505-1508 [14] R.A. Haslam , H.J. Williams. Ergonomics considerations in the design and use of single disc floor cleaning machines. Applied Ergonomics , 1999,?Vol.30?(5),?pp.391-399 [15] Navrátil Petr. Laboratory Mobile Double Track Robot. Procedia Engineering ,?2012,?Vol.48?(),?pp.463-468 指導(dǎo)教師意見(jiàn) 課題對(duì)吸附式爬壁清洗機(jī)設(shè)計(jì)中所涉及到的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行調(diào)研，深入分析了吸附式爬壁清洗機(jī)設(shè)計(jì)中存在的主要問(wèn)題。并根據(jù)調(diào)查結(jié)果，提出了吸附式爬壁清洗機(jī)設(shè)計(jì)的具體方案。 該學(xué)生態(tài)度端正,課題立意較為明確，對(duì)吸附式爬壁清洗機(jī)設(shè)計(jì)相關(guān)領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀有一定的了解和認(rèn)識(shí)，吸附式爬壁清洗機(jī)設(shè)計(jì)方案可行，能夠緊扣吸附式爬壁清洗機(jī)設(shè)計(jì)中的主要內(nèi)容展開(kāi)分析，工作進(jìn)度計(jì)劃基本合理，做了不少為完成課題方面的前期基礎(chǔ)工作，相信能夠通過(guò)后面的努力，撰寫(xiě)出達(dá)到學(xué)士學(xué)位論文要求的畢業(yè)設(shè)計(jì)論文。 同意開(kāi)題。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 開(kāi)題答辯小組意見(jiàn) 1、論文選題：□有理論意義；□有工程背景；□有實(shí)用價(jià)值；□意義不大。 2、論文的難度：□偏高；□適當(dāng)；□偏低。 3、論文的工作量：□偏大；□適當(dāng)；□偏小。 4、設(shè)計(jì)或研究方案的可行性：□好；□較好；□一般；□不可行。 5、學(xué)生對(duì)文獻(xiàn)資料及課題的了解程度：□好；□較好；□一般；□較差。 6、學(xué)生在論文選題報(bào)告中反映出的綜合能力和表達(dá)能力： □好；□較好；□一般；□較差。 7、學(xué)生在論文選題報(bào)告中反映出的創(chuàng)新能力： □好；□較好；□一般；□較差。 8、對(duì)論文選題報(bào)告的總體評(píng)價(jià)：□好；□較好；□一般；□較差 （在相應(yīng)的方塊內(nèi)作記號(hào)“√”） 建議結(jié)論 評(píng)議小組組長(zhǎng)簽名： 評(píng)議小組組員簽名： 年 月 日