新型自动楼梯清洗机的设计及有限元分析
楼梯清扫机器人机械结构的设计[1]
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楼梯清扫机器人机械结构的设计[1]摘要：本文设计了一款楼梯清扫机器人，机械结构主要由蜗轮蜗杆驱动系统和扫吸集尘一体系统两部分组成。
以数控电动机驱动齿轮与蜗轮蜗杆传动系实现行走，由清扫装置和抽吸集尘装置实现清扫，方案简易可行。
关键词：清扫机器人；机械结构；驱动系统；扫吸一体系统随着社会与科技的进步与发展，智能服务机器人的出现，为生活增添了便利。
在清洁领域中，智能扫地机器人有着较高的商业价值，成为国内外研究的热点[1]。
本文提出一种新型的清扫机器人机械结构设计方案。
1 清洁机器人的整机方案设计整机采用数控电动机控制，驱动系统通过齿轮与蜗轮蜗杆传动，带动四轮行驶机构行走，轮胎上有防滑花纹，前后轮的单独驱动大大减少了打滑的几率，使得机器人的移动实现精准可控。
以气泵风扇和毛刷为主要工作元件的扫吸一体系统提供合适的吸力进行垃圾清扫，经由集尘箱过滤收集，从而达到有效清扫的目的。
图1整机方案设计图2 驱动系统的设计驱动系统模型如图2所示，包括电机、第一齿轮、第二齿轮、蜗轮蜗杆、第三齿轮、第四齿轮。
电机设置在机架上，电机为驱动系统提供动力输入。
电机输出轴上连接有第一齿轮并与第二齿轮啮合，第二齿轮与蜗轮同轴设置，蜗轮与蜗杆啮合，蜗杆两端各自设置一个第三齿轮，第三齿轮与第四齿轮啮合。
车轮与第四齿轮同轴连接，通过第四齿轮带动车轮的转动，形成由电机驱动车轮移动的驱动系统。
图2驱动系统组成3 扫吸一体系统的设计扫吸一体系统如图3所示，由气泵、清扫装置和抽吸集尘装置组成。
其中，气泵内设置风扇叶片，外壳上设置排气孔，通过风扇叶片的旋转实现空气抽吸，经由排气孔将抽吸的空气排出。
合理设计气泵系统使主体部分的空腔与外界形成气压差，达到吸走垃圾的目的。
通过添加辅助风扇，通过风叶转动产生较小分贝的同时提供合适的吸力，在清扫较为干净的楼梯时能简单快速吸尘。
抽吸集尘装置中间的矩形孔连通地面，突出的圆柱孔表面有一层过滤网，垃圾从此孔进入垃圾箱，达到吸除垃圾的目的。
自动扶梯清洁机[实用新型专利]
![自动扶梯清洁机[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/5e39beddf9c75fbfc77da26925c52cc58bd69008.png)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 202121182883.4(22)申请日 2021.05.28(73)专利权人 河北科技大学地址 050000 河北省石家庄市裕华区裕翔街26号(72)发明人 刘振宇 李子一 (74)专利代理机构 河北国维致远知识产权代理有限公司 13137代理人 赵宝琴(51)Int.Cl.A47L 11/00(2006.01)A47L 11/40(2006.01)(54)实用新型名称自动扶梯清洁机(57)摘要本实用新型提供了一种自动扶梯清洁机，包括移动小车、储水装置、升降座、梯级侧表面清洁部和梯级上表面清洁部。
储水装置设于移动小车上，包括净水箱及污水箱；升降座活动设置于移动小车，可相对于移动小车升降；梯级侧表面清洁部包括水平伸缩杆和毛刷，水平伸缩杆一端固定设置于升降座，另一端连接有毛刷并能够水平伸缩，毛刷用于接触自动扶梯的梯级的侧表面并进行清洁；梯级上表面清洁部包括一基座、一喷淋器、一滚筒型刷体、一驱动电机、一吸水装置、两个挡板及一海绵板。
本自动扶梯清洁机可以通过梯级侧表面清洁部和梯级上表面清洁部对自动扶梯的梯级的侧表面和上表面进行清洁。
权利要求书1页 说明书3页 附图2页CN 216060360 U 2022.03.18C N 216060360U1.一种自动扶梯清洁机，其特征在于，包括：移动小车；储水装置，设于所述移动小车上，包括净水箱及污水箱，所述净水箱内设有第一水泵，所述污水箱内设有第二水泵；升降座，活动设置于所述移动小车，可相对于所述移动小车升降；梯级侧表面清洁部，包括水平伸缩杆和毛刷，所述水平伸缩杆一端固定设置于所述升降座，另一端连接有所述毛刷并能够水平伸缩，所述毛刷用于接触自动扶梯的梯级的侧表面并进行清洁；梯级上表面清洁部，包括一基座、一喷淋器、一滚筒型刷体、一驱动电机、一吸水装置、两个挡板及一海绵板；所述基座固定设置于所述升降座；所述喷淋器设置于所述基座上并能够向梯级上表面喷水，所述第一水泵用于向该喷淋器供水；所述滚筒型刷体设置于所述基座下方，位于所述喷淋器的后侧，能够在所述驱动电机带动下转动以清洁自动扶梯的梯级的上表面；所述吸水装置设于所述滚筒型刷体的后侧，包括集水斗及吸管，所述集水斗位于所述梯级上方并与所述梯级平行，所述吸管的两端分别与集水斗和所述第二水泵相连接，并能够通过所述第二水泵抽取所述集水斗中收集的污水；所述海绵板位于所述吸水装置的后侧，能够与梯级的上表面接触并吸水；两个所述挡板分别位于所述基座的两侧，两个挡板的前端的间距大于后端的间距，以引导污水向所述基座的下方内侧流动。
面向社区楼宇楼梯扶手的智能清洗机
［ 文 章 编 号 ］１ ０ ０ ３ —４ ６ ８ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ２ — ０ １ ０ ５ — ０ ５
面 向社 区楼 宇楼 梯 扶 手 的智 能 清洗 机
李 普 林 ，柏 伟 ，龙 鹏 飞
（ 武 汉理 工 大 学 物 流 工 程 学 院 ，湖 北 武 汉 ４ ３ ０ ０ ６ ３ ）
第２ ８卷 第 ２期
Ｖｏ １ ． ２８ ＮＯ． ２
湖 北 工 业 大 学 学 报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｈｕ ｂ ｅ ｉ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ
２ ０ １ ３年 Ｏ ４月
体， 机 械化 、 自动化 程 度 高 ， 可有 效 地 替 代 人 工 清 洗
工 作．
图 ｌ 小 车平 面侧 视 结 构 图
２ 作 品 介 绍
机 器 主要 由行 进 机 构 ， 擦 洗 机构 和转 弯 机构 二
部分 构成 ． 行 进 机 构 为 擦 洗 机 构 提 供 牵 引动 力 和 支
１ ０６
学 学 报
２ ｒ ） １ ３年 第 ２期
动轴 配合 ； ２ 、 ３ 、 ４为卡 Ｈ 同惰轮 ； ５ 、 ６ 、 ７为相 行晕 轮 ， 分别 轮 附板 』 － ■个车轮 同轴 ， 驱 动 车轮 转 动． 若巾 心轮 １ 轮 附板锁 此 （ “ 自转 ） ， 那么 １ ～７行 星轮
侧 面如 图 １ 所示．
藏 污纳垢 情 况 严 重 ． 人工 擦洗效率 低 ， 任 务 重口 一 ． 因
此 有必 要研 制一 种 高效 的楼 梯扶 手 清洗装 置 来减 轻 清 洁工 的工 作负 担 ， 保 证 楼梯 的清洁 卫生 ．
机创大赛-楼梯自动清扫器
新型家庭用楼梯清扫器
爬楼和平 地需要转 换
目前爬楼 清扫机存 在的不足
垃圾收集 问题没有 得到解决
连续性不足
新型家庭用楼梯清扫器
研究原理
我们是采用右图中可爬楼梯式旅行 箱的爬楼原理得到的一种新型的爬楼机 构。此种机构不需要楼梯与平地之间的 转换， 转换，能够比较平稳连续的实现自动清 扫功能。 扫功能。
新型家庭用楼梯清扫器
创新点
本装置设计的创新点是拓展了市场上所现有的复 合轮子的应用，并降低其工作状态下的不稳性，节 合轮子的应用，并降低其工作状态下的不稳性， 约成本，将吸尘器装置与自动行走装置很好的结合， 约成本，将吸尘器装置与自动行走装置很好的结合， 应用吸尘器装置符合现代的环保理念并可以解决楼 梯死角问题，这也是本装置的一大亮点之一。 梯死角问题，这也是本装置的一大亮点之一。 考虑到楼梯清扫器不可能一直在楼梯上运动， 考虑到楼梯清扫器不可能一直在楼梯上运动，爬 完楼梯必然会走上一个平面，本装置可以实现楼梯 完楼梯必然会走上一个平面，本装置可以实现楼梯 可以实现 运动和平面运动自由转化 和平面运动自由转化。 运动和平面运动自由转化。
新型家庭用楼梯清扫器
团队成员： 团队成员：米润娇、王鑫、时丕彬、 杨世文、张法伟 指导教师：李健雄、 指导教师：李健雄、张秀华
新型家庭用楼梯清扫器
一、研发背景
1、现代生活节奏大大加快，好多家庭都没有太多的时 、现代生活节奏大大加快， 间来打扫自己的家庭卫生，我们需要一台自动清扫机。 间来打扫自己的家庭卫生，我们需要一台自动清扫机。 2、城市化加快，平房被楼房所代替，复式楼也在逐步 、城市化加快，平房被楼房所代替， 增多，我们的自动清扫机还要能够爬楼。 增多，我们的自动清扫机还要能够爬楼。 3、现代的智能化。自动化的机器越来越多，也为研究 、现代的智能化。自动化的机器越来越多， 带来了极大的挑战。 带来了极大的挑战。 4、综上，我们要设计一台自动爬楼清扫机器人。能够 、综上，我们要设计一台自动爬楼清扫机器人。 实现楼梯和平地的清扫活动。 实现楼梯和平地的清扫活动。
多功能楼梯护栏清洁一体机
多功能楼梯护栏清洁一体机1. 引言1.1 什么是多功能楼梯护栏清洁一体机多功能楼梯护栏清洁一体机是一种可以同时清洁楼梯和护栏的智能清洁设备。
传统的清洁工具往往需要人工操作，费时费力且效率低下，而多功能楼梯护栏清洁一体机的出现极大地提高了清洁效率和质量。
它结合了清洁机器人和护栏清洁设备的优势，能够自动地沿着楼梯爬行，同时清洁楼梯的台阶和护栏两侧。
这样一来，不仅可以节省人力成本，还可以保证清洁的全面性和彻底性。
多功能楼梯护栏清洁一体机采用先进的传感器和导航技术，能够准确识别楼梯和护栏的位置，避开障碍物，确保清洁过程顺利进行。
其清洁效果不仅高效，而且也非常彻底，能够彻底清除楼梯台阶和护栏上的灰尘、污垢和细菌，有效提升清洁质量。
多功能楼梯护栏清洁一体机是一种创新的清洁设备，将为楼梯清洁带来革命性的变革。
2. 正文2.1 多功能楼梯护栏清洁一体机的特点1. 多功能性：多功能楼梯护栏清洁一体机具有清洁、护栏、保养等多种功能于一体，通过一台机器可以完成多种工作，提高工作效率。
2. 智能化：这种设备通常配备智能控制系统，可以根据不同的清洁需求自动调整清洁方式和清洁力度，确保清洁效果。
3. 高效节能：采用先进的清洁技术和装置，能够以较低的能耗实现高效的清洁效果，节省用能成本。
4. 安全可靠：多功能楼梯护栏清洁一体机设计结实、稳定，能够安全可靠地运行，在清洁过程中不会给用户和周围环境带来安全隐患。
5. 环保节能：采用环保材料制造，清洁过程中采用环保清洁剂，减少对环境的污染，符合现代社会对环保的要求。
6. 适用性广泛：多功能楼梯护栏清洁一体机适用于各种类型的楼梯、护栏等设施，可以满足不同场所的清洁需求，如商场、学校、医院、写字楼等。
2.2 多功能楼梯护栏清洁一体机的应用场景多功能楼梯护栏清洁一体机的应用场景非常广泛，可以满足不同场所的清洁需求。
多功能楼梯护栏清洁一体机可广泛应用于商业建筑物的楼梯护栏清洁，比如办公楼、商场、酒店等地方。
高层楼宇墙壁自动清洗机行走机构设计
高层楼宇墙壁自动清洗机行走机构设计
高层楼宇墙壁自动清洗机的行走机构设计需要考虑以下几个方面：
1. 车轮设计：行走机构需要具备强大的粘着力和稳定性，能够
在垂直、水平和斜面等墙面上行走，因此需要设计具有优异附着力
的车轮，例如采用橡胶轮胎、滚动轮等。
2. 驱动系统设计：行走机构需要配备高效的驱动系统，以保证
其在复杂墙面上顺利行驶。
一般采用电动机、齿轮减速器、液压系
统等。
3. 导向系统设计：行走机构需要设计一套精确稳定的导向系统，以保证车身在行驶时能够保持自身稳定。
设计导向系统可以采用悬
挂绳、伸缩臂等。
4. 控制系统设计：自动清洗机行走部分需要安装控制系统，能
够便于操作自动清洗机上下、左右、前后的行动。
以上几点是行走机构设计时需要考虑的，应保证行走机构具有
足够的稳定性和灵活性，能够完成不同角度和复杂墙面的清洗工作。
高楼清洗机机电系统设计
摘要近年来，随着社会的发展，楼层越来越高，使用玻璃幕墙的楼房也越来越多，避免清洗时一个很重要的问题，传统的方式多数为人工，或者是采用电缆从楼顶将机器人吊下，工作效率偏低，危险性高，于是清洗用爬壁机器人应运而生，本文的任务就是设计一种能够在壁面上吸附行走的清洗机器人。
本文在简单介绍清洗机器人的国内外研究现状的基础上，基于二维软件CAD对四轮式风压吸附清洗机器人的本体机构进行了设计，对一些关键部分进行了设计计算及校核计算，重点是爬壁机器人的移动结构、吸附结构和驱动系统的设计计算。
本文设计的清洗机器人采用四轮式小车形状结构，结构简单；采用风压吸附方式，利用螺旋桨对空气的压缩所产生的压力将机器人压在物体表面，避免了清晰机器人对壁面的局限，降低了控制难度；清洗机主要由伺服悬吊系统、清洗主机和由计算机控制系统组成；采用无人化清洗，自动清洗，自动供水，自动供清洗液，单片机系统控制，操作人员只需通过键盘即可操纵清洗机工作，而且在清洗过程中，清洗机能够自动进行边缘识别，可根据建筑楼层的具体情况选择为纵洗或横洗；采用后轮驱动，一个电机驱动两个后轮，后轮带动前轮完成机器人的行走，使用直齿圆柱齿轮传动装置作为减速器；采用楼顶供电；机器人可以在水平面或者垂直表面直线行走。
本机的清洗效率较高，清洗效果良好。
关键词：清洗机器人；减速器设计；风压吸附；单片机控制；齿轮机构；电机控制；刷洗；ⅠABSTRACTIn recent years, with the development of society, more and more floors, with glass curtain wall building more and more to avoid cleaning a very important issue, most of the traditional way of artificial, or a cable from the top of the building will be used under the robotic crane, low efficiency, high-risk, then cleaned with a wall-climbing robot came into being, this task is to design a walk on the adsorption to the wall climbing robot for cleaning.This paper briefly wall-climbing robot based on the research status, based on 2D software, CAD, four-wheel vacuum on wall-climbing robot body bodies were designed, carried out on some key satisfied with the design calculation and checking terms, focusing on the mobile climbing robot structure, adsorption structure and drive system design and calculation.This designed wall-climbing robot car with four-wheel-type shape of the structure, simple structure;By pressure adsorption,robot using the pressure generated by the propeller on the compressed air pressure in the surface,avoiding the clear limitations of the robot on the wall,reducing the difficulty of control;Washing machine is suspended by a servo system, cleaning host and consists of computer control system;The cleaning of the unmanned, automatic cleaning, automatic water supply for automatic washing liquid, single chip control system, operating only through the keyboard to manipulate the work of the washing machine in the cleaning process, the washing machine to automatic edge recognition, according tothe building floor wash for vertical or horizontal wash;Rear-wheel drive, a motor to drive the two rear wheels, rear wheel drive the front wheels to complete the robot to walk, use of the spur gear transmission device as reducer;Roof supply; robot walk a straight line can be horizontal or vertical surface. The higher the cleaning efficiency of the machine a good cleaning effect.Key words: Cleaning Robot；Reducer Design；Pressure Adsorption Mode；MCU Control；Gear mechanism；Motor control；Scrub；目录摘要 (Ⅰ)Abstract (Ⅱ)第1章绪论 (1)1.1 课题研究的目的和意义 (1)1.2 课题研究现状及分析 (1)1.2.1 国外壁面清洗机器人研究现状 (1)1.2.2 国内壁面清洗机器人研究现状 (2)1.3 高层建筑外墙清洗机发展趋势 (4)1.4 课题的研究设想 (4)第2章清洗机器人总体方案设计 (5)2.1 对楼顶楼面的实际考察 (5)2.1.1楼面结构考察 (5)2.1.2 楼顶的实际考察 (5)2.2 清洗机器人的总体方案 (6)2.3 清洗机器人清洗系统方案 (7)2.4 清洗机器人爬壁系统方案 (8)2.5 清洗机器人控制系统方案 (8)2.5.1设计的基本原则 (8)2.5.2可供选择的设计方案 (8)2.5.3方案的分析 (8)2.6 其它部分方案 (9)2.6.1材料选择 (9)2.6.2 轮的润滑问题 (9)2.6.3 轴承的润滑问题 (9)2.7 本章小结 (9)第3章清洗机器人清洗系统设计 (10)3.1 清洗机器刷洗部分设计 (10)3.1.1 盘刷设计 (10)3.1.2 滚刷设计 (11)3.1.3刷洗部分所用弹簧的设计 (11)3.2 内空心轴设计 (12)3.3 清洗机主机滚轮的设计计算 (13)3.4 主机上传感器及行程开关的选择 (13)3.5复合缆的结构设计 (14)3.6 本章小结 (14)第4章清洗机器人风压系统设计 (15)4.1 采用风压的意义 (15)4.2 基本原理 (15)4.3 气动计算的原始数据与技术要求 (15)4.4 风压部分力学计算 (16)4.5 本章小结 (16)第5章清洗机器人主要零件设计 (18)5.1 直齿轮副的设计计算 (18)5.1.1 齿轮的设计计算及强度校核 (18)5.1.2 齿面接触疲劳强度计算 (20)5.1.3 齿根抗弯疲劳强度验算 (21)5.1.4 齿面静强度计算 (22)5.1.5 齿根（抗弯）静强度验算 (23)5.2 锥齿轮副的设计计算 (24)5.2.1 基础尺寸确定 (24)5.2.2 确定载荷系数K (25)5.2.3 齿面接触疲劳强度计算 (25)5.2.4 齿根抗弯疲劳强度计算 (26)5.3 本章小结 (26)第6章清洗机器人控制系统设计 (28)6.1 控制部分的基本组成 (28)6.2 控制部分工作原理 (29)6.3 驱动部分工作原理 (30)6.4 控制软件的实现 (30)6.4.1 主机+POD组合 (30)6.4.2 双平台 (31)6.5 软件的结构 (31)6.5.1 软件的主体结构 (31)6.5.2 软件功能模块的划分 (31)6.6 控制系统软件程序的实现 (32)6.6.1 伺服悬吊系统部分 (32)6.6.2 清洗机主机部分 (32)6.7 本章小结 (33)结论 (34)参考文献 (35)致谢 (37)附录 (38)第1章绪论1.1 课题研究的目的和意义随着城市现代化得发展和人口的日益增加，为了节省土地资源，高层建筑越来越多，各式各样的摩天大楼成为现代都市中一道亮丽的风景。
升降伸缩式楼道清洁机器人结构及控制系统设计探析
技术Special TechnologyI G I T C W 专题64DIGITCW2021.02随着我国经济实力以及科学技术的不断提升，机械物理学、电子科学技术、计算机系统、数据信息传送感应技术，以及人工智能设备等相应的科学被不断研发和应用。
建筑楼道以及地面的清洁机器人已经逐渐进入到人们的视野中，并且实际使用和操作，清洁机器人可以有效减少整体工作模式的劳动强度，节省人力资源以及提升清洁效率。
1 楼道清洁机器人工作原理随着我国经济能力以及科学技术水平不断提升，建筑行业得到了快速发展，为此楼道清洁机器人设施已经成为现阶段人们生活与工作的重要组成部分。
而现阶段大多数建筑为了不断提升楼道清洁效率和质量，相继使用升降伸缩式楼道清洁机器人。
加上实际清洁过程中，升降伸缩式楼道清洁机器人可以有效、灵活的实现楼梯攀爬、楼梯整体清洁、横跨门槛等相对复杂的楼梯清洁工作。
尤其是设备在实际操作和运转时，升降伸缩模式的整体设备结构，可以帮助机器人快速实现攀爬楼梯，而在平面，清洁机器人在升降伸缩式结构，可以随时调整机器人行驶状态。
其中机器人三个横向的驱动零部件在其内部的实际作用条件下，可以帮助楼道清洁机器人的十字接触履带及时脱离地面，最终实现升降伸缩式楼道清洁机器人的各个方向运动。
而设备清洁的区域则使用喷头喷水设置、强力清洁盘装置、吸水装置等，可以从根本上提高设备运行效率和质量。
2 清洁机器人结构方案设计对于建筑高层楼道清洁机器人的内部结构来说，升降伸缩式清洁机器人主要由升降区域方案设计、伸缩区域方案设计以及清洁区域方案设计共同组成。
其中机器人运动模式则主要由上下升降方面、左右伸缩方面以及清洁方面共同结合，有效完成和实现针对面以及楼梯的全面清洁。
2.1 升降伸缩模式方案设计在高层建筑楼道清洁机器人功能设计和性能使用方面，其设备升降区域主要由几个方面共同运作。
其中包含：内部结构支架固定的垂直导向轨道、设备内部电机零部件、运行齿轮以及配合齿轮运行的长距离轴向。
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新型自动楼梯清洗机的设计及有限元分析
【摘要】为了减轻人力，基于对实际楼梯的具体分析，设计了此楼梯清洗机器。
通过电机及带传动带动三叶轮上下楼梯，通过丝杆机构驱动刷子左右及前后运动，通过齿轮齿条驱动水槽前后运动完成对刷子的清洗。
以最易破坏的零件进行有限元分析，证明机器的可实现性。
机器全程通过单片机精确控制。
【关键词】自动清洗机构设计控制分析
楼梯是我们日常生活中必不可少的设备。
目前社会上的相关楼梯清洁机器主要存在两种缺陷。
一种是装置的上下搂过程不稳定；另一种是机器的设计注重于上下楼梯的过程，而忽视了机器对楼梯的清扫效果。
目前大多数同类机器对楼梯的清洗仅仅只是一个干擦的过程，而没有考虑到清洗工具的换洗，这大大降低了装置对楼梯的清洗效果。
针对这个现象，我们为楼梯清洁卫士配套了刷子的清洗功能和废水处理功能，大大增加了装置对楼梯的清洗质量，彻底取代人力。
1、机构及原理介绍
1、1 上下楼梯机构
主轴驱动电机通过齿轮带动后主轴转动，后主轴带动后轮系转动。
后主轴通过皮带轮将旋转传递给中间传递轴将转动传递给前主轴，前主轴带动前轮系转动。
车子的每个“轮子”是由三个子轮子和三根连轴组成风车的样式所构成。
车子上下楼梯时由两个前轮中心位置的电机带动风车式的连轴转动，从而使得周围的三个小轮子能够进行有规律地转动。
当连轴转动一周时，整个装置也随之下上升或者下降一个台阶。
1、2 刷子运动机构
横向丝杆带动刷子同步左右运动，清洗楼梯，竖向丝杆带动刷子前后运动，前后运动一是为了清除扫在一起的垃圾，二是为了配合水槽的前后运动而清洗刷子。
清洁机器的主要清洁工具为两把以海绵为主要材料的刷子，从楼道中心位置开始，分别向楼道两端清洗。
另外，刷子的梯形形状设计能够避免一些死角的生成，尽可能地使整个楼道得以全方面的清洗。
1、3 水槽运动机构
水槽前后运动是由齿轮转动，带动齿轮齿条前后运动实现的，水槽中分布有喷头，实现对脏后的刷子进行清洗。
1、4 清洗刷子及水循环部分
横向丝杆转动带动刷子向后运动，同时水槽向前运动，水槽部分区段对刷子挤压完成对刷子的清洗。
在后主轴上方安放水箱，采用12V小型水泵进行抽水及喷水，喷头安放于水槽旁壁，水槽后端有专门的回收水管，回收后的水经过过滤流回水箱，实现了对水的循环利用。
2、控制部分简介
控制部分是采用STC89C52RC单片机为
核心，控制各个电机以及水泵的工作。
如
右图所示：其中驱动系统的主要功能是使
得机器上楼以及在平地上行走，采用步进
电机作为主轴电机，利用单片机输出脉冲
信号控制步进电机，可以实现上楼过程的
精确控制，辅助电机则是采用普通直流无
刷电机，可以轻松实现平地行走；清洗系统包括清洗台阶和清晰刷子两部分，一共包括两个直流无刷电机和一个微型水泵，利用单片机输出控制信号实现各个工作部分的顺序工作，达到需要实现的功能；自检系统是本装置的又一亮点，采用超声波传感器测距，实现机器在平地上的精准定位，利用限位开关反馈到单片机的信号实现上楼过程轮系位置的精准控制。
3、有限元分析
机构中受扭力最大的零件是前后主轴与前后轮系的连接件，对它进行有限元分析，分析结果如下：通过分析，应力应变均完全符合要求，所以选择性价比较高的材料合金钢是十分合理的。
其它机构中的零件更能满足要求。
应力应变
4、创新性及发展前景
1、楼梯清洁器主体装置呈现的是一辆车子的形状，一个“车身”，加上四个“轮子”，使得本产品的稳定性大大得以提高，从而解决了滑移、倾斜、失稳等问题。
2、丝杆带动刷子运动，这种设计方法简单而又巧妙地实现了清洁工具的运动问题，同时，所需的零部件结构造价较低，符合广大人民群众的需求。
3、刷子本身使用的是海绵材料，具有材质柔软，结构简单，刷子上储水均匀，释放也较为均匀，清洗效果较好。
4、清洁机器的车厢上设计了一个清洗槽，通过对清洗槽的形状设计来起到脱水功能。
起到自动清洗的效果，能始终保持刷子上的海绵清洁状态。
此机器的结构简单，各个零件加工便捷，成本较低，对现有的绝大部分楼梯都能实现清洗，可大量代替人力劳动，为社会节约资源，所以它的前景非常可观。
5、结语
在这一次的探索、研究及设计过程中,非常感谢西南交通大学对我们研究的支持以及刘光帅老师对我们技术上的指导,才让我们的作品得以完善。
特此感谢！
6、参考文献
[1] 梁桂明,等，创造学与新产品开发思路与实例[M]，机械工业出版社，2005.
[2] 谢进、万朝燕、杜立杰,.机械原理.高等教育出版社,2010.
[3] 肖世德,等，机电一体化系统监测与控制[M]，西南交大出版社，2011.。