毕业设计(论文)-自动洗车机移动机械操作臂设计
全自动洗车机毕业设计(2)
第2章 总体方案设计2．1 电脑洗车机概述电脑洗车机是利用电脑控制毛刷和高压水枪来清洗汽车的一种设备。
主要由电路、气路、水路和机械部分构成。
电脑洗车是用大量的流动水冲洗车身，洗完后还会经过机器自动风干程序，可以把存留在车身所有缝隙里的水流全部吹出来，起到了保护汽车内部部件的作用，同时完全避免了泥沙划伤车漆的现象。
电脑洗车机技术先进，造型美观，有多种全自动洗车程序可供选择。
它通过光电系统检测，经电脑分析计算出各种动作的最佳位置和力度，达到最佳的洗车效果。
具有洗车效果好，效率高，节水等特点。
电脑洗车机按其工作方式可分为隧道式和往复式两种。
隧道式电脑洗车机根据功能的多少及先进程度，分为多个等级。
比较基础的是清水冲洗、皂液冲刷、冷风吹干、人工再行擦拭的方式。
在这个基础上，还有多个升级版，有的有两套吹风；有的加上热风；有的可以同时冲洗底盘；还可以在洗车和吹干之间再加一个光亮剂喷洗门，喷出光亮剂在吹干时使其固化，也就是所谓的蜡洗。
最先进的机型已经开始采用数字信号传输命令，指导机器完成各个程序和动作。
往复式电脑洗车机是一种最初级的洗车设备。
当车开进设备后，汽车位置固定不动，设备的龙门带着洗车用具，前后移动，完成洗车的各个程序。
它的优点是设备的购进价格相对较低，大约是隧道式机器的二分之一；还有一个长处就是它相对于隧道式机器，工作时的实际占地面积小，甚至可以再一个较大的房间里完成洗车。
对于前期资金较紧张或店内面积较小的投资者比较适合。
2．2 方案的拟定2．2．1 隧道式电脑洗车机1. 隧道式电脑洗车机工作原理：洗车机不动，汽车由机械牵引或自行缓慢通过洗车机的工作区域，洗车机通过各种检测设备反馈的信息，按照相应的指令程序自动运行，达到清洗汽车的工作方式。
按清洗车型又可分为：大巴式洗车机、无轨电车(地铁、旅游列车)清洗机等。
最大的优点是清洗速度快，最快可1分钟清洗一台车，并且可以连续不段的对车进行清洗。
适合大型洗车场，会员制洗车场，大型公交停车站或大型停车场复合洗车等。
毕业设计论文自动汽车清洗机的设计
毕业设计论文自动汽车清洗机的设计摘要：随着人们对汽车外观美观的要求越来越高，自动汽车清洗机逐渐成为了一个非常受欢迎的产品。
本论文旨在设计一台自动汽车清洗机，以满足用户对汽车清洗的需求。
首先分析了市场需求和竞争状况，然后详细讨论了自动汽车清洗机的设计原理和关键技术。
最后，进行了样机制作和实验测试，并对设计结果进行了评估和总结。
关键词：自动汽车清洗机；设计原理；关键技术；样机制作；实验测试一、引言近年来，随着汽车的普及和人们对汽车外观美观的要求越来越高，自动汽车清洗机成为了一种非常受欢迎的产品。
传统的汽车清洗方式需要人工操作，费时费力且效果不佳。
而自动汽车清洗机能够实现自动喷洒清洗剂、刷洗、冲水等功能，大大提高了清洗效率和质量。
本论文旨在设计一台自动汽车清洗机，以满足用户对汽车清洗的需求。
二、市场需求和竞争状况分析根据市场调研，目前市场上已有多种类型的自动汽车清洗机产品，但大部分产品存在清洗效果不佳、清洗时间过长等问题。
因此，消费者对于一款效果好、清洗时间短的自动汽车清洗机需求较高。
三、设计原理本设计的自动汽车清洗机主要由清洗剂喷洒系统、刷洗系统、冲水系统和自动控制系统组成。
清洗剂喷洒系统负责喷洒清洗剂，刷洗系统负责对汽车车身进行刷洗，冲水系统负责冲洗清洗剂和污渍。
自动控制系统通过传感器感知汽车车身位置和状态，控制清洗机的运行。
四、关键技术4.1清洗剂选择选择一种适合清洗汽车的清洗剂，要求具有较强的去污能力、无腐蚀性、对环境无害。
4.2刷洗系统设计设计合适的刷洗系统，能够彻底清洗汽车车身，但又不会对车身造成伤害。
可以采用旋转刷或喷淋刷等刷洗方式。
4.3冲水系统设计冲水系统需要具备足够的冲水功率和方向可调节的水流，使其能够将清洗剂和污渍冲洗干净。
4.4自动控制系统设计通过传感器感知汽车车身位置和状态，设计自动控制系统，能够实现自动喷洒、刷洗和冲水的功能。
五、样机制作和实验测试根据设计原理和关键技术，进行样机制作，并进行实验测试。
自动洗车机毕业设计
自动洗车机毕业设计自动洗车机毕业设计随着汽车的普及和人们对汽车外观的重视，洗车行业也逐渐兴起。
然而，传统的手工洗车方式不仅费时费力，还存在着一定的安全隐患。
因此，设计一个自动洗车机成为了我毕业设计的主题。
在设计自动洗车机之前，我进行了大量的调研和分析。
我发现，现有的自动洗车机存在着一些问题，比如洗车效果不理想、设备体积庞大、操作复杂等。
因此，我决定设计一台更加高效、便捷、安全的自动洗车机。
首先，我对洗车过程进行了详细的分析。
洗车的主要步骤包括喷水清洗、喷洗剂清洗、刷洗、漂洗和烘干。
我通过研究不同的洗车方式和设备，结合用户需求，设计出了一套全自动的洗车系统。
该系统采用先喷水清洗，再喷洗剂清洗，然后通过刷洗和漂洗去除污垢，最后使用烘干装置将车身水分蒸发，确保洗车效果更加理想。
其次，我注重设计的便捷性和安全性。
为了方便用户使用，我将自动洗车机设计成了一个小型设备，可以轻松放置在停车场或者小区内。
用户只需将车辆停在指定位置，按下启动按钮，自动洗车机即可完成洗车过程。
为了保证用户的安全，我在设计中加入了多重安全保护措施，比如紧急停车按钮、防滑底座等，以防止意外发生。
此外，我还考虑到了环保因素。
传统的洗车方式会造成大量的水资源浪费和环境污染。
因此，我在设计中引入了节水技术和环保洗车剂。
自动洗车机通过喷水和喷洗剂的循环使用，最大程度地减少了水的浪费。
同时，选择了环保洗车剂，减少了对环境的污染。
最后，我还为自动洗车机设计了智能化的控制系统。
通过使用传感器和计算机技术，自动洗车机可以感知车辆的大小和形状，自动调整喷水和刷洗的位置和力度，确保每个角落都能被彻底清洁。
此外，控制系统还能够记录用户的洗车习惯和偏好，为用户提供个性化的洗车服务。
通过我的毕业设计，我成功地设计出了一台高效、便捷、安全、环保的自动洗车机。
这台自动洗车机不仅能够提供理想的洗车效果，还能够节省用户的时间和精力。
同时，它的智能化控制系统和个性化服务也能够满足用户的个性需求。
毕业设计汽车自动清洗装置
毕业设计汽车自动清洗装置汽车自动清洗装置的设计和制作是一项技术性较高且需要综合运用多个工程学科知识的毕业设计。
汽车自动清洗装置的主要目的是减少人力操作，提高清洗效率，为用户提供便捷的汽车清洗服务。
在设计和制作汽车自动清洗装置时，需要考虑系统的机械结构、传感器的布置与管理、电路控制系统以及自动化装置的制作。
首先，汽车自动清洗装置的机械结构应具有稳定性和可靠性。
它需要能够承受清洗压力和抵抗环境因素的影响。
在设计机械结构时，可以考虑使用钢材或其他强度高、重量轻的材料，以提高装置的强度，并降低自身的重量。
此外，还需要设计适当的传动机构，以确保喷嘴能够覆盖整个汽车表面，并具有适当的喷射压力。
其次，传感器的布置与管理对于汽车自动清洗装置的正常运行非常重要。
传感器可以用于检测汽车的位置和形状，从而确定清洗喷嘴的喷射路径。
在使用传感器时，需要考虑其布置的合理性和故障检测机制的建立。
此外，传感器还可以用于检测清洗液和水的流量和温度，以确保清洗液具有适当的浓度和温度。
第三，电路控制系统的设计是汽车自动清洗装置的核心。
电路控制系统可以实现对各种设备的控制和管理，包括电机、水泵和喷嘴等。
在电路控制系统的设计中，应充分考虑装置的安全性和稳定性。
例如，可以设置电路保护措施，以防止电流过大或过载等情况发生。
此外，在自动化控制系统中，还可以添加人机界面，方便用户选择清洗模式和开始清洗。
最后，汽车自动清洗装置的制作需要综合运用机械制造、电子技术和自动化工程等多个学科的知识。
在制作过程中，可以合理选择和组合不同的零件和设备，以构建一个完整的清洗装置。
同时，还需要注意装置的维修和维护，确保其运行效果和使用寿命。
综上所述，汽车自动清洗装置的设计和制作需要综合运用机械结构、传感器布置与管理、电路控制系统以及自动化装置的制作等多个学科领域的知识。
通过合理考虑和综合运用这些知识，可以设计和制作出一个稳定可靠、高效便捷的汽车自动清洗装置，为用户提供优质的汽车清洗服务。
自动洗车毕业设计机
自动洗车毕业设计机概述本毕业设计的目标是设计并实现一台自动洗车机，用于洗刷汽车外部表面的污垢。
该设备将结合传感器、控制系统和机械部件，实现自动化洗车过程。
通过该设备，用户无需亲自搓洗车辆，将大大节约时间和精力。
介绍现代生活中，汽车作为主要交通工具，被广泛使用。
汽车在使用过程中会不可避免地受到外部环境的影响，如尘土、污垢、雨水、鸟粪等。
这些污垢不仅影响汽车外观的美观，还可能对汽车表面造成损害。
因此，定期洗刷汽车是重要且必要的维护措施。
然而，传统的手动洗车方式需要耗费大量时间和精力，此外还可能存在不均匀清洗、磨损漆面等问题。
为解决这些问题，自动洗车机应运而生。
自动洗车机能够根据车辆形状自动进行洗刷，并通过控制系统调整洗刷力度和时间，以确保洗刷质量。
设计思路本设计的主要思路是通过传感器感知车辆的形状和位置，并根据车辆形状调整洗刷部件的位置和力度。
同时，通过控制系统控制洗刷部件的动作，实现自动洗车的过程。
传感器部分可以使用激光扫描仪或相机等设备，用于获取车辆的3D形状以及车辆位置信息。
这些传感器将连续监测车辆的位置和形状，并将这些信息传输给控制系统。
控制系统将接收传感器的数据，并根据车辆形状和位置控制洗刷部件的运动。
具体来说，通过控制洗刷部件的电机，可以实现上下移动和旋转运动。
同时，通过控制喷水管的水流和喷嘴的角度，可以调整洗刷的力度和范围。
机械部件主要包括洗刷部件和电机。
洗刷部件由刷毛和水喷嘴组成，刷毛用于清洗车辆表面的污垢，喷嘴用于喷水冲洗。
电机用于控制洗刷部件的运动，包括上下移动和旋转。
实现方案首先，设计传感器模块，用于感知车辆的形状和位置。
这里可以使用激光扫描仪或相机等设备，通过3D扫描获取车辆的形状信息，并通过图像处理技术获取车辆的位置信息。
其次，设计控制系统模块，用于接收传感器的数据，并根据车辆形状和位置控制洗刷部件的运动。
控制系统可以采用单片机或嵌入式系统，通过编程实现洗刷部件的精确控制。
毕业设计汽车自动清洗装置
毕业设计汽车自动清洗装置本文主要介绍一种新型汽车自动清洗装置的设计方案，旨在提高汽车的清洁度和使用体验，同时减少人力和时间成本。
一、设计思路汽车在长期使用过程中，会遭受水、沙、尘、泥等各种外界因素的侵蚀，车身会变脏，不仅影响汽车的美观度，更可能影响驾驶视野，危及驾驶者的安全。
因此，汽车清洗变得愈发重要。
传统的汽车清洗方式是人工清洗，但是存在成本高、时间长、清洗效果不一致等问题。
特别是在高速公路等路面，行车速度很快，清洗效果较差。
自动清洗装置的设计方案，目的在于解决汽车清洗需要长时间人工操作的问题，并能够在行驶速度较快的路面上实现快速清洗，提高车辆行驶的安全性、美观性和使用寿命。
二、设计要点1、构造自动清洗装置应由喷水头、喷水嘴、水泵、水箱、控制器、传感器等多个零部件组成。
喷水头需要安装在车身上，支撑结构需要与车身防护罩相连。
水泵通过管道将水箱中的清水引入喷水头，使喷水嘴向各个角度喷射清洗液。
控制器主要用于对自动清洗装置的各项操作进行指令控制，传感器负责检测车速、雨量等多个参数，从而控制清洗的喷水量、频率、时间等。
2、控制系统自动清洗装置涉及到的电器、传感器、水泵等都需要通过控制系统实现协调工作。
传感器负责检测车速、内部水位、雨量等参数，然后通过微型计算机分析数据，将温度传感器检测到的数据采集到的并存储在内存中，控制器会根据检测到的数据进行指令控制，确保喷水头可以按照预设模式自动喷射不同方向的清洗剂。
3、喷洗模式自动清洗装置的设计应该提供多种喷洗模式，以满足用户不同的需求。
例如，经济模式可以减少喷水量，节省水资源和清洗剂；自动模式则会根据行驶速度和车内外环境自动调节喷水量；高效模式则以最大喷水量喷射清洗剂，以最快速度完成清洗工作。
三、总结自动清洗装置是当前汽车清洗领域的热门研究课题，其应用将提高汽车使用体验，减少人力和时间成本，并且使用更方便。
总体来说，自动清洗装置的设计主要包括构造、控制系统和喷洗模式，通过高效、自动、智能等多种特点，满足不同的使用需求，使得汽车清洁工作更加便捷高效。
毕业设计论文自动汽车清洗机的设计
摘要
随着 找 国 汽车保有量的迅速提高，汽车清洗行业迎来了一个重要的发展机遇。汽车清洗 机作为洗车 厂作必不可少的设各，其清洗效果、清洗速度，清洗成本以及对节水和环境保护 的要求，成为其开发和生产必须要考虑的内容。
汽车 清 洗 的传统目的是把汽车上的灰尘汕污清洗掉，使汽车清洁亮丽，光彩如新。围绕这 一日的，洗车方法土要有以 卜儿种：
１、人工洗车：规范的洗车方法是先用抹布蘸上水润湿车身，再均匀涂上洗车液用抹布擦洗 一遍，然后用消水冲洗，在用千抹布吸水，用魔皮将水完全吸干。这种洗乍方法不仅存在 ·损伤车身油漆，降低车身漆面光洁程度的缺点，而且会造成浪费水资源和污染环境的恶
缺点 。
４、 无 水 洗乍：无水洗车是先用掸子掸去车身表面浮土，再用无水洗车液进行汽车消洗的一 种新 型 环 保洗乍方式。它具有一Ｗ约水资源，绿色环保等优点，受到政府的扶持，但是，它 并不 能 完 全替代有水洗车，对于较脏车辆以及汽车底盘等部位，无水洗车不能满足要求。 ５、 无 刷 毛白动洗卞机：采用高速水刀喷出的高压力水雾从上往下清洗汽车，灰尘冲掉后， 自动 泡 沫 喷头喷淋，然后用高压清水进行清洗。它几有消洗速度快，效果好，不损伤车漆的 优点 ， 但 存在水耗大，设备投资和运行费用高昂的缺点。 ６、 全自动电脑洗卞机：电脑洗车机是利用电脑控制毛刷和高压水枪来清洗汽车的一种设 备。 主 要 由电路、气路、水路和机械部分构成。它可通过编制多种洗车程序来完成不同要求 地洗 车 效 果。具有洗车效果好，效率高，节水等特点。 汽车 清 洗 是近儿年才在我国逐渐发展起来的新兴行业，具备资金和技术门槛低的特点。由 于从国家到地方，相关的行业标准不是十分完备，对场地、环保、设备、技术、经营管理等方 面都缺乏明确的规定和要求，导致本应被淘汰地洗车方式仍然在洗车市场上大行其道，而无水 洗车、全白动电脑机械化洗车等先进的洗车方式却在市场份额中占有很小的比例。在欧、美等 发达国家，经过多年的发展，科学洗车的理念己深入人心，洗车市场的洗车方式有全自动电脑 洗车机洗车、燕汽洗车和无水洗车，其中尤以全自动电脑洗车为主。在我国建设、美化城市， 创建现代化城市的发展土题中，在全社会节约水资源、保护环境、可持续发展的潮流中，追求 时尚、效率和环保已成为汽车美容服务行业的重要内容和发展方向。目前，城市落后的人工洗 车方式己不能适应现代化城市的市容卫生和行业发展的需求，也不符合企业的规模经营、专业 化、规范化的要求，更谈不上行业的可持续发展。要想中国的洗车行业健康有序地发展，当务
毕业设计(论文)--自助洗车机设计
摘要随着我国汽车保有量的迅速提高，汽车清洗行业迎来了一个重要的发展机遇，自助洗车机作为洗车工作必不可少的设备，其清洗效果，清洗速度，清洗成本以及对节水和环境保护的要求，成为其开发和生产必须要考虑的内容。
本文主要通过对自助洗车机功能要求和运行分析，确定了自助洗车机的总体设计方案。
并主要进行了自助洗车机的驱动和控制系统的设计，针对自助洗车机的特点，采用自助投币，喷水，洗刷，喷洒清洗剂和风干等过程，应用了可编程控制技术对自助洗车机PLC控制系统进行了硬件设计和软件编程。
PLC采用梯形图编程语言，并应用了组态王软件，对其运行过程实行监控，最终达到了实现自助洗车机的传动和控制要求。
关键词可编程控制器控制自助洗车机顺序动作PLC德州职业技术学院毕业设计论文目录摘要 (1)第一章绪论 (1)1.1 自动洗车机课程背景 (1)1.2PLC简介 (2)1.3 自动洗车机的优点 (5)1.4自动洗车机设计的目的 (6)第二章自动洗车投币系统分析 (8)2.1投币系统外部接线图 (8)2.2投币功能电路图的工作过程 (8)第三章自动洗车控制系统分析 (9)3.1控制系统设计内容要求 (9)3.2PLC的选型 (10)3.3输入输出分配表 (10)3.4自动洗车机硬件设计 (10)3.5自动洗车机软件设计 (11)第四章调试结果 (29)第五章结论 (30)致谢 (31)参考文献 (32)基于PLC 自动洗车机1第一章 绪论1.1 自动洗车机课程背景当今社会汽车行业发展迅猛，我国汽车业高速成长，汽车需求量年均增加，远远超越世界年均增加速率。
我国已成为世界第二大汽车消费国，我国私人汽车持有量的不断增加，汽配市场空前成长达到了3980亿元的市场规模。
汽车产业链中的汽车清洗占了汽车项目的大头，汽车维修保养行业竞争更是愈演愈烈，洗车机由此得以广泛应用。
自动洗车机通过对毛刷，水泵，机体行走机构和风机等部件的驱动控制，全自动完成对车辆的刷洗和风干。
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1 绪论随着经济的快速发展，家用轿车已经越来越多地为家庭所拥有，据统计，2007年底，我国私人汽车拥有量已超过1500万辆，与此同时，与汽车相关的需求也在激增，比如洗车设备。
轿车每次用都会在表面积一层灰尘，不仅影响美观，还会对车漆造成伤害，因此对轿车表面的清洁工作很重要。
通常，较少进行日常简单清洁的轿车每周要洗一到两次，每次洗车的费用在15元左右（不含上光打蜡）。
轿车日常的简单清洁大多由车主人工完成，费时费力，因此有必要设计一种能够代替人进行轿车的日常清洁工作的服务型机器人操作臂。
现在通常使用的洗车设备和方法主要包括以下几种：1．高压水枪洗车:高压水枪洗车是先用高压水枪喷洒水雾润湿车身，再用高压射流清洗车身然后用清洗液清洗，最后用高压射流清洗干净，用麂皮将水吸干。
高压水枪清洗速度快、效果好；但高压水枪压力大，容易对车漆造成损害:高压水柱的喷淋会改变空调冷凝器散热的方向，导致空调制冷失灵；会直接导致车灯胶条密封不良，影响车灯的正常工作，产生危险；会使密封不是很严的汽车侧门玻璃进水，锈蚀金属件，造成电线短路；劣质洗涤灵会降低车漆的亮度；洗后用毛巾多次擦拭会使车身增加划痕。
2．蒸汽洗车：蒸汽洗车是将水加热成蒸汽后，用蒸汽来消洗汽车。
其具有节水、节能的特点。
但由于设备质量问题，存在安全性不高，极易产生污水造成污染，洗车效果和效率差的缺点。
3．无水洗车：无水洗车是先用掸子掸去车身表面浮土，再用无水洗车液进行汽车清洗的一种新型环保洗车方式。
它具有节约水资源，绿色环保等优点，受到政府的扶持，但是，对于较脏车辆以及汽车底盘等部位，无水洗车不能满足要求，因此它并不能完全替代有水洗车。
4．无刷毛自动洗车机：采用高速水刀喷出的高压力水雾从上往下清洗汽车，灰尘冲掉后，自动泡沫喷头喷淋，然后用高压清水进行清洗。
它有清洗速度快，效果好，不损伤车漆的优点，但存在水耗大，设备投资和运行费用高昂的缺点。
5．全自动电脑洗车机：电脑洗车机是利用电脑控制毛刷和高压水枪来清洗汽车的一种设备。
由复杂的电路、气路、水路和机械部分构成。
某自动洗车机结构如下，包括高压喷头、机械清洗机构、吹干机构，其中，清洗机构包括一个顶刷，两个大侧刷，两个小侧刷，如图1-1所示。
1.轨道；2.机架；3、4.大侧刷；5.顶刷；6.小侧刷；7.吹干系统图1-1大型电脑洗车结构简图洗车时，首先汽车停靠到位，由高压喷头喷水冲掉汽车表面泥沙，再由组成清洗机构的五个刷子围绕汽车运动进行清洗、打蜡，然后由吹干机构将汽车表面吹干。
这样的大型机构洗车时确实有很好的效果，但是用于个人洗车设备却很不适宜。
首先在水、电等资源方面会有很大的消耗，另外，其体积（通常3m*3m*3m，轨道10米，隧道式更大），价格（几万到十几万间）也让个人很难接受。
以上几种一般用于洗车行，在个人洗车方面，除了传统的水桶加抹布外，现在所研究的个人洗车设备也多为手动。
其中，前者耗费大量体力、时间，而且效率低，也不容易洗得干净，还容易刮损伤车漆。
后者采用某些化学洗剂，在效果方面有很大改善，但是也要花费车主的大量时间和体力。
适合个人使用的小型自动洗车设备的研究方面较少，具有代表性的为日本人平松正彦的一项专利，其结构（主视图和俯视图）如图1-2和图1-3所示。
图1-2平松正彦专利（主视图）图1-3平松正彦专利（俯视图）该洗车装置主要包括洗车刷1、底盘3、支撑架6及底盘上的设备（水箱、发电机、控制器等）4。
首先，洗车刷可以拆卸，安装在刷轴上，由电机7带动其转动，实现洗车动作。
底盘上安装有两个驱动轮及相应的两个驱动电机和四个万向轮。
支撑架上安装喷水管2、导轮5和照明装置、力传感器。
控制部分、水箱、泵、发电机等安装在底盘上洗车刷后面。
进行汽车清洗时，喷水管向车身喷水、洗车刷与车表面接触并转动洗去车表面灰尘等，同时，力传感器检测洗车刷和汽车间的压力，由力传感器检测出的压力值来控制转向单元，当该检测值大于预先设定的允许范围时，使洗车机向远离车身外周面的离开方向行驶，而当该检测值小于预先设定的允许范围时，使洗车机向接近该车身外周面的接近方向行驶。
洗车设备围绕汽车行驶一周后完成车侧表面的清洗。
但该设备的局限性在于它只有清洗侧面的立刷，不能对车顶部进行清洗，并不能完全代替人对汽车进行较全面的清洗。
因此有必要设计一种可以代替人进行日常汽车清洗工作的机械操作臂。
2 操作臂机构及驱动方式2.1 动作方案2.1.1 机器人操作臂介绍及常用形式机器人操作臂的设计涉及了力学、控制、计算机科学和电子工程等多个学科，其结构一般是由一系列连杆由旋转关节或移动关节相连接的具有一定自由度数的开式运动链，一端固定在支座上，另一端自由，安装手爪、工具等以实现各种操作。
操作臂的自由度数按照不同的适用场合不同，一般工业机器人操作臂的自由度数在6个以下，高自由度数的机器人具有冗余度，一般用于假肢或特殊场合，其价格也相应更高。
按照对手臂机构的坐标描述方式，机器人操作臂通常分为直角坐标型、圆柱坐标型、极坐标型和多关节型，如图2-1所示。
图2-1 操作臂分类2.1.2 机器人操作臂方案设计在本设计中，操作臂搭载在一个可移动平台上，和可移动平台组成移动机械操作臂系统，这样的结构使得操作臂拥有几乎无限大的工作空间和很高的冗余度，同时拥有移动和操作功能，因此，对于操作臂结构而言，采用上述任何一种坐标方式，只要设置得当，都可以使操作臂末梢达到汽车表面需要清洗的每个地方。
根据洗车的需要分析，初步拟定了如下几种动作方案：首先考虑洗车动作，洗车刷与汽车表面产生相对运动擦除灰尘，可以用1、模仿人手擦车动作，用摆动关节实现；2、仿照大型电脑洗车，用圆柱形洗车刷的旋转运动实现相对运动。
使用摆动式洗车结构，因为汽车表面不在同一个平面内，比如顶面、车前挡风玻璃面、侧面，要在这几个不同的面内实现摆动式擦车，其机构相对要复杂得多。
因此采用旋转刷洗车的结构。
方案1采用双臂结构，两个洗车刷装在两个腕关节处，腕关节旋转自由度实现洗车运动。
双臂中一臂固定在移动小车上，侧刷竖直，高度比汽车车身稍高，用于完成汽车侧面清洗，另一臂水平，有竖直方向上的移动自由度，完成车顶的清洗，如图2-2所示。
图2-2 机器人操作臂方案1简图该方案相当于保留大型龙门式洗车的一个侧刷和半个顶刷，将汽车的待清洗表面当作一个较规则的长方体表面，虽然体积有了一定减小，但整体尺寸依然很大，而且其洗车特点接近大型洗车机器，难以照顾到汽车的弧形不规则表面等细微之处。
方案2有一个腕关节旋转自由度为刷子的刷洗动作，一个竖直方向上的移动自由度和臂上一个关节的旋转自由度使刷子能够到达汽车表面各处，如图2-3所示。
图2-3 机器人操作臂方案2简图这个方案与前一个相比体积有所减小，但机构采用的洗车刷要接近一米长，仍然很大，同样难以达到汽车表面的弧形部分，即使采用较软的洗车刷，利用刷变形来勉强与汽车表面曲线贴合，也会产生刷车的摩擦力不均匀的问题。
方案3是在方案2的基础上加一个水平方向的移动自由度，这样可以选择较小的洗车刷，用臂的伸缩刷车的不同部位。
虽然其结构与前两个相比更显得复杂，重量也有所增加，但换来的是更多的自由度，操作臂的灵活性得到极大的提高，可以使执行末端更容易地适应汽车的曲面外形如图2-4所示。
图2-4 机器人操作臂方案3简图因此，最终本设计选择方案3，刷洗过程为：首先由俯仰关节将刷面调整到水平方向，并可以作微小调整，使刷面与汽车的弧形顶面更好地贴合，竖直方向的移动副将刷子升到车顶高度，移动平台绕汽车车身行走，同时伸缩关节调整刷的水平位置，完成车顶的刷洗，过程中可以选择喷水或不喷水；刷洗车侧面时，将刷面调整为竖直方向，并使刷子与车侧面贴合，同样绕车行驶，并配合升降机构完成侧面刷洗。
2.2 机器人操作臂驱动方式驱动机构作为机器工作的动力来源，通常是将其它种能源——比如电能、化学能等——转化成机械能，是任何一种机器都必不可少的，常见的形式包括水轮机、液压马达、电动机、内燃机等。
2.2.1 机械臂常用驱动比较机械臂常用的驱动方式有液压驱动、气压驱动、电机驱动等不同方式，他们有各自的特点，但在机器人中都有很广泛的应用，前两种主要用于工业机器人，有些机器人甚至同时采用多种驱动方式。
他们的特点如下：液压驱动特点：1）驱动力及驱动力矩大，在产生相同驱动力的条件下，液压驱动体积小、重量轻、惯性小；2）速度反应性好，调速范围大，而且可以无级调速；3）传动平稳，能吸收冲击，可平稳的实现较频繁的换向；4）定位精度较高；5）油液泄漏、混入气体、温度变化等都会对系统传动性能、定位精度产生影响。
液压驱动常用于低速重载的情况。
气压驱动特点：1）压缩空气可直接从大气中吸取，动力源获取方便、廉价；2）动作速度更快，可实现无级调速；3）与液压传动相比，管路压力损失小，适于长距离传输；4）空气压缩性较大，因此气压系统运动平稳性及定位精度都较差；5）结构体积大，噪声大气压驱动系统常用于高速、低负载和工作条件较恶劣的场合。
电机驱动：1）避免将电能转换成压力的中间环节，效率更高；2）电机系统的体积最小；3）电机系统的可靠性高、位置精度控制十分精确；4）与气压液压系统相比，电机系统维护更方便。
通过上述比较，可以看出，液压及气压系统组成的机构的繁琐、维护不便，对于本设计中的移动操作臂来说是一个无法实现的问题，另外从位置控制精度角度考虑，电机也是更好的选择，因此最终选用电机作为驱动系统。
2.2.2 电机驱动类型的选择电机的类型按使用电源分有交流电机、直流电机。
使用交流电机必然会有电源线，对于移动机器操作臂来说，带着长长的电源线移动不仅不方便、移动距离受限制，在遇到物体时还难免会有电源线缠绕、交叉等问题，因此难以实现，只能采用直流电机系统，用同样搭载于移动平台上的电池作为电源。
直流电机系统有普通直流电机、步进电机、直流伺服电机等形式，它们的价格依次升高，但相应的，其控制精度，输出力矩等性能也有很大提高，步进电机和伺服电机都能达到很高的控制精度要求。
对于本设计而言，伺服电机的成本过高，因此采用普通直流电机和步进电机。
按照前文选定的方案，该机械操作臂共有手部关节、腕关节、伸缩关节和竖直升降的关节四个自由度，即需要四个电机驱动，其中手部关节带动洗车刷连续转动工作，不需要位置精度控制，只要能够输出不同的转速即可，因此可以采用普通直流减速电机，另外三个关节需要控制速度的同时还要求较高的位置精度控制，因此都使用步进电机，必要的地方用齿轮或者加减速箱以增大扭矩。
各个关节的具体电机功率计算和选型在下一章中介绍。
2.3 传动方式传动方式是实现能量传递和改变运动方式的一类装置，其主要作用是实现能量的分配与传递和运动形式或运动速度的改变。
机械传动有啮合传动、摩擦传动和流体传动三大类，在本设计中可能采用的具体传动方式包括带传动、链传动、齿轮传动、螺旋传动，下面对这几种传动方式进行比较并为各个关节选择传动方式。