玻璃清洁机器人吸附机构设计毕业设计论文
玻璃清洗机论文
摘要玻璃清洗机是玻璃生产中必不可少的设备，清洗大面积曲面玻璃是目前玻璃清洗技术的难题。
本文所述的研究工作，是对清洗大面积曲面玻璃的清洗机电气控制系统进行设计。
目的在于通过电气控制系统设计，实现大面积曲面玻璃自动或手动完成清洗、吹干、旋转等工作过程的自动控制，并能通过人机界面动态显示现场数据，实现操作人员对设备的控制。
本文的主要工作包括以下几方面:首先，介绍玻璃清洗机的组成和结构，分析清洗机的工作过程，从而制定各工作过程的控制要求。
其次，根据上述控制要求，设计清洗机电气控制系统总体方案。
包括电气控制系统原理图设计、驱动系统和检测系统设计、PLC与人机界面的连接、交流调速系统的设计等。
再次，进行了电气控制系统的硬件设计和软件设计。
硬件设计主要包括主要电气元件的计算和选型、变频器的选型和参数设计、软启动器的选型、PLC的选型、触摸屏的选型等。
软件设计主要包括PLC的程序结构设计和触摸屏软件设计。
最后，进行了电气系统的安装和调试。
通过电气控制系统的调试和运行，验证了本文所设计的电气控制系统能满足清洗机的工作要求。
本文采用PLC完成数据采集和生产工艺过程的控制，采用触摸屏实现监控，达到了让玻璃清洗机按照生产工艺要求清洗大曲面玻璃的目的，提高了玻璃清洗质量和生产效率，降低了能耗。
实际运行表明，所设计的系统具有自动化程度高、可靠性高和人机交互友好等特点。
关键词:清洗机，电气控制系统，PLC，触摸屏AbstractThe glasses cleaning machine is necessary equipment in glasses production.Washing large一area glasses with curved face is one of the unresolved problems in thecurrent glasses一cleaning technologies. This research work is the design on electricalcontrol system of the glasses cleaning machine which washes large一area glasses withcurved face. The purpose of the design is to realize the automatic and manual processcontrols of cleaning, blow一drying and rotating, display measured data real-timely andcontrol the equipment by means of HMI (Human Machine Interface).The mainresearch works of this paper are as follows:First, the components and configuration of the glasses cleaning machine wereintroduced. The work processes of the machine were analyzed. The controlrequirements for those processes were decided.Secondly, the general project of electrical control system of the machine wasdesigned according to the requirements mentioned above. It include the design ofelectrical principle scheme, the design of driving and measuring systems, connectionsbetween PLC and HMI, and the design of AC timing system etc.Thirdly, the hardware and software of the electrical control system weredesigned. The hardware design mainly include the calculation and selection ofelectrical components, the selection and parameter design of frequency changer, andthe selection of soft一starter, PLC and touch screen. The software designs includedesign of PLC program, touch screen software.Finally, the electrical control system were installed and tested. The experimentsand running verified that the requirements of the glasses washing machine can besatisfied.In this paper, PLC was adopted to collect measured data, and to control theproduction process, and the touch screen was used to monitor and control. Thepurpose that the glasses cleaning machine washes large一area glasses with a curvedface according to the requirements of production technology was achieved. The目录摘要....................……。
玻璃清洁机器人驱动及擦洗机构设计
工作 电流 A <=2.2
工作 电压 V
12
擦洗机构
• 擦洗机构直接固 定在吸盘两侧
• 紧紧贴在玻璃上 • 生产与安装要达
到一定制造精度 和配合精度
其他机构选择
• 吸盘与玻璃间密封构：铝片和橡胶片组成； • 阀的选择：
o型三位四通电磁换向阀 直动型溢流阀
总结
通过毕业设计，发现了以往学习中存在 的许多不足，从中自己学到了很多新的知 识，但毕竟能力有限，设计中难免存在许 多不足，许多地方还有待完善。在以后的 工作和学习当中我将继续保持毕业设计时 的努力与钻研，不断完善自己。
外形参数选择
• 长L=150mm， 宽B=100mm； • 厚H=40mm， 壁厚h=10mm； • 设计行程为s=50mm • 活塞厚d=30mm， • 杆截面取矩形，长l=30mm，宽b=15mm
驱动力分析
• 驱动力必须要克服总重力加摩擦力
F驱 G总 F摩 其中G总 G水 G壳 G其它 21.46 N
• 摩擦力非常小 • 则能够驱动机器人运动
水泵选择
•设定速度u=5mm/s •Q=0.005X0.08X0.03=0.72升/分 •Qmax=2X7.2=1.44升/分
水泵参数
型 号
ASP 5526
最大 流量 L/min 2.6
最高 扬程 m 55
最大输 出压力 MP 0.55
进出口 内径 mm
进水口6， 出水口10
• 此处省略 NNNNNNNNNNNN字。如需要完 整说明书和设计图纸等.请联系 扣扣：九七 一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计
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A
总装图
A-A
A
驱动方案选择
蜘蛛型玻璃清洗机器人的设计
蜘蛛型玻璃清洗机器人的设计作者：张裕佳伍伟来源：《软件工程》2016年第01期摘要：针对当前人工清洗玻璃时，存在危险性高、难度大、效率低等问题，设计了玻璃清洗机器人，具体阐述了各个组成部分的结构和工作原理，给出了结构框图和部分电路原理图，最后通过实验对机器人在玻璃壁面上的行走适应情况以及壁面清洗效果进行了测试，从测试情况可以看出，该机器人具有重量轻、体积小、清洗效果好、控制方便等特点，有较好的市场推广和应用价值。
关键词：清洗；机器人；蓝牙；吸附；设计中图分类号：TN710 文献标识码：A1 引言（Introduction）随着经济的不断发展，许多高楼大厦平地而起，但同时又带来了一个问题，那就是大厦玻璃的清洗，目前还主要靠人工清洗[1]，可是人工清洗危险性很高、操作繁琐、难度较大、效率低[2，3]，本文设计了一种玻璃清洗机器人，能代替人工进行玻璃清洗工作，经测试获得了较好的效果，有一定的实用价值。
2 整体硬件设计（Design of the overall hardware）设计的整体框图如图1所示，它主要由地面站（手机或电脑等有蓝牙模块的装置）、HC-06蓝牙模块、89C52单片机为核心的控制电路、以电磁阀和真空产生器为驱动模块和由两个双出杆双作用气缸和8个真空吸盘气缸的运动系统组成。
其中使用手机蓝牙串口客户端发出指令信息到和51单片机连接的蓝牙模块，单片机判断指令并执行相应子程序，发出相应的控制信号控制电磁阀的开关从而达到控制与之连接的气缸的伸出抽入，以达到机器人上、下、左、右运动的目的。
在这个移动过程中，由机器人身上所带有的清洗刷进行移动擦洗，安全保护系统主要是保证物品升降移动正常运行，最大限度的降低意外事故的发生几率。
图1 整体设计框图Fig.1 The overall design diagram3 控制芯片的选择（The choice of control chip）考虑STC89C51RC/RD+系列单片机具有宽工作电压3.4V—6V，超强抗干扰、高速、低功耗、无法解密、指令代码完全兼容传统8051、12时钟和6时钟模式可任意选择的特点[4，5]。
基于Pro／E的清洁机器人爬壁机构设计
基于Pro／E的清洁机器人爬壁机构设计在国内外已有研究基础上，本文基于Pro/E软件设计清洗玻璃幕墙等壁面的爬壁机器人，对其爬壁构造进行分析研究。
本文所设计的机器人为四轮小车型爬壁机器人，应用传统机械传动机构的开闭合来实现吸排气的控制。
其驱动方式为后轮驱动，吸附方式采用地面连接真空泵，通过真空吸盘吸附，使吸附力更稳定且易于控制。
最终所设计的机器人在水平面与垂直面乃至任意角度的玻璃壁面均能自由行走。
标签：真空吸附；清洁机器人；Pro/E0 引言近年來，我国的城市面容发生了巨大的改变。
相比于以前，高楼大厦多了很多，大部分的高楼为了美观和成本，墙壁都是玻璃幕墙，提高了外观，但也面临着各种问题。
其中高空玻璃幕墙的清洁是一个非常典型的难题，目前清洁玻璃幕墙的方式大多是人工进行，采用悬吊装置上下升降，保洁人员亲自在高空进行作业，这种劳动效率低下，安全性没有保障，不符合当前社会发展观[1]。
于是爬壁清洁机器人应运而生，在某些危险、繁重、枯燥的岗位使用机器人代替人工劳动的行为，已逐渐发展成当代社会的一种趋势。
爬壁机器人的设计，必须具备两种功能：在任意角度的无磁甚至凹凸不平的壁面上的吸附功能和移动功能。
以此为要求，这些年来研究人员研发了多种爬壁机器人的方案，但大多有瑕疵和不稳定性，不能成功的投入工作。
例如磁力吸盘爬壁机器人，只能局限于吸附在金属的壁面上，而目前需要工作的大多是玻璃面，局限性太高；又例如大型悬挂式清洁机器人，占地面积过大、清洗复杂成本高，工作时需要特定的轨道[2]。
1 爬壁机器人的方案设计本文设计的机器人为真空吸盘式爬壁清洁机器人，因为要在垂直的壁面上行走，所以四轮小车相对于其它小车更具有稳定性。
该四轮小车（约为500mm×100mm×400mm），每个车轮都分两排，每排12个，共装有24个真空吸盘，通过地面上的真空泵提供压力进行吸附工作。
故本机器人不需要楼梯悬挂系统，直接通过机械传动机构吸排气进行控制。
毕业论文-家庭清洁机器人设计
1 前言1.1 课题设计背景和题目要求近年来，随着计算机技术与人工智能科学的飞速发展，智能机器人技术逐渐成为现代机器人研究领域的热点。
其中，服务机器人开辟了机器人应用的新领域。
服务机器人的出现主要有三大原因：一是劳动力成本的上升；二是人类想摆脱枯燥乏味的体力劳动，如清洁、家务、照顾病人等；三是人口的老龄和社会福利制度的完善也为某些服务机器人提供了广泛的市场应用前景。
服务机器人区别于工业机器人的一个主要特征就是服务机器人是一种适用于具体的方式、环境及任务过程的机器人系统，其活动空间大，具有在非结构环境下的移动性，因此服务机器人大多数是移动机器人。
自动进行房间地面清洁的自主吸尘式家庭服务机器人，集机械学、电子技术、传感器技术、计算机技术、控制技术、机器人技术、人工智能等诸多学科为一体。
自主吸尘机器人作为智能移动机器人实用化发展的先行者，其研究始于20 世纪80 年代，到目前为止，已经产生了一些概念样机和产品。
吸尘机器人的发展，带动了家庭服务机器人行业的发展，也促进了移动机器人技术、图像和语音识别、传感器等相关技术的发展本次设计的题目<< 家庭清洁机器人>>就是在这种背景下提出的,其具体设计要求如下：设计家庭清洁机器人的工作内容和要求：运行机构形式：轮式最高行进速度：0.5 m/s 转弯半径：0 高度：<100mm 宽度：<400mm 清洁方式：吸尘、刷扫一次充电连续工作时间：0.5 小时警示方式：LED 闪光具有自动路径规划、避障功能具有自动充电装置。
1.2 国内外相关产品研究学海无涯苦作舟!地面清洁机器人作为智能移动机器人实用化发展的先行者，其研究始于 世纪80年代，到目前为止，已经产生了一些概念样机和产品。
吸尘机器人的发 展，带动了家庭服务机器人行业的发展，也促进了移动机器人技术、图像和语音 识别、传感器等相关技术的发展。
现结合国内外的文献将清扫机器人及其自动充 电技术的发展现状阐述如下。
高空玻璃清洗机器人的设计与研究
高空玻璃清洗机器人的设计与研究张栋楠;李华光【摘要】随着国家新型城镇化建设进程的不断推进,各类城市高层建筑不断挺拔而出.随之而来的是一系列的问题,如外窗清洁维护.采用人工方式,由于清洁行业起步较晚,"蜘蛛人"多是外来务工人员,流动性大,没有细致的行业细分且存在安全隐患.为了保障人员安全以及提高服务效率,高空玻璃清洁机器人将广泛投入城市使用.本设计是一个将装置驱动部分放置于屋顶、51单片机控制,通过红外线传感器附加臂,一种多吸盘组交替吸附工作、工作部框架式移动紧贴下放于窗外进行清洗的智能化、自动化的外窗清洗机器人,具有制造相对容易、性价比高、放置于建筑顶层方便安全的优点,能够更好地深入人民大众的生活场所,给人们的日常生活带来极大的便利.【期刊名称】《科技视界》【年(卷),期】2018(000)017【总页数】2页(P16-17)【关键词】高空玻璃清洁机器人;51单片机;红外线传感器;智能化【作者】张栋楠;李华光【作者单位】青岛黄海学院,山东青岛 266427;青岛黄海学院,山东青岛 266427【正文语种】中文【中图分类】TP2420 引言随着城镇化建设的不断加快，高层建筑外窗清洁维护工作等问题日益凸显，这就为高空玻璃清洁机器人提供了较大的发展空间。
由于高空玻璃清洁机器人设计复杂，编程困难，工作量大。
目前，传统的设计方法往往效率低，精度低。
现代高性能高空玻璃清洗机器人的设计要求很难满足，将产生一系列智能产品投入市场。
高空玻璃清洁机器人，比起普通擦窗机与人工作业，它不仅安全系数有了很大的提高，而且工作效率也有了很大的提升。
对此，团队在设计基础上进行了创新和理论性方面研究。
高空玻璃清洗机器人的研制成功，将会实现清洗作业的自动化，给清洗业带来一次新的革命。
1 机体总体方案设计为设计高空玻璃清洗机器人，机器人必须要具有在壁面上吸附和移动功能，以保障他人安全以及设备自身安全；此外还应该具有相应的清洗工作部、控制模块以及高压气体、水等的供应功能。
基于stm32的高空智能擦玻璃机器人的设计
2020.14科学技术创新基于STM32的高空智能擦玻璃机器人的设计冯亮徐健鑫常凤筠*（辽宁科技大学电子与信息工程学院，辽宁鞍山114000）1概述快速的经济发展促使许多中小城市乃至乡村出现了许多高楼，然而城市化的同时也带来了许多问题，因为玻璃采光性好、保温防潮、美观廉价等性能，高层建筑大部分采用玻璃做落地窗结构，为了保证建筑面部的整洁美丽，需要定期对建筑外围玻璃进行清洁工作。
目前对高层玻璃的清洗方式主要有吊篮式清洗和升降台式清洗，人员坐在吊篮中对玻璃直接进行清洗是比较简单直接的方式，但危险系数太高；相对于吊篮式清洗方式，升降台式的清洗方式更加安全，但是前期投入太高，并且及其不灵活，擦洗的高度也受到限制。
比较急切需要一种能代替人工具有灵活性，投入成本低的智能机器人来完成清洗工作，也就是本文的研究对象———基于STM32的高空智能擦玻璃机器人可以胜任这项工作。
2机器人的设计探究该机器人由STM32F103担任CPU 控制机器人的相关部分。
其通过一个无刷电机带动涡轮离心真空扇为机器提供一个能“吸”在玻璃上的真空吸力，由底盘四个角的触发限位检测机器是否完全“贴”在玻璃上。
机器贴在玻璃上时，触发信号会返回到STM32芯片，收到信号后CPU 控制底盘两个电机进行运动从而进行擦玻璃操作。
在它运动的同时还可以通过遥控器对其进行控制。
其系统原理图如图1。
图1智能擦玻璃机器人系统原理图2.1机械结构的设计由于机器人利用负压式吸附方式吸附在玻璃上，所以对机器人的质量有较高的要求，为减轻机器的整体重量，本机器的主要材料选择使用密度较低的碳板，以便于机器可以更好的吸附在玻璃上。
机器腔体为密封结构，利用固定在无刷电机上的离心风扇产生吸附力，为了机器在玻璃上有足够的摩擦力提供给机器移动，驱动方式选择采用履带进行驱动，驱动电机选取带有编码器的直流减速电机，为机器提供更稳定、准确的定位。
清洁模块采用高密度纤维布（利用魔术贴粘在机器底部），同时优化工艺气密性更加优质，机器人底盘的Soliworks 结构图如图2。
擦玻璃机器人设计方案
擦玻璃机器人设计方案一、引言玻璃清洁是一项繁琐的任务，尤其是在高楼大厦的外墙上。
为了解决这个问题，我们设计了一种擦玻璃机器人，旨在提高清洁效率、降低工作风险。
本文将详细介绍该机器人的设计方案。
二、机器人结构设计1.底盘设计机器人底盘采用轮式结构，以提高运动灵活性和平稳性。
底盘采用防滑材质，以确保机器人在玻璃表面行驶时更加稳定。
2.擦拭装置擦拭装置由一对可旋转的擦拭臂和擦拭垫组成。
擦拭臂的材质选择耐磨损的合成纤维，以确保长时间使用不会导致擦拭效果下降。
擦拭垫采用微纤维材质，具有较强的吸水性和吸附力，能够快速并有效地清洁玻璃表面。
3.导航系统机器人配备先进的导航系统，采用激光雷达和摄像头进行环境感知和位置识别。
通过激光雷达和摄像头的数据融合，机器人能够准确地感知到玻璃表面的位置和障碍物，并根据预先设定的路径规划进行移动。
4.能源供应机器人搭载高能效锂电池，确保持续工作时间较长，并可通过充电站进行充电。
充电站可根据机器人的当前位置和电池电量智能调配，提供稳定可靠的能源供应。
三、机器人工作流程1.定位与路径规划机器人首先通过导航系统识别玻璃表面的位置，并根据预设的清洁路径规划合理的擦拭路线，确保全面覆盖。
2.擦拭过程机器人依次移动至不同位置，并将擦拭臂伸展到玻璃表面。
擦拭臂旋转后，擦拭垫能够有效清除玻璃表面的污垢和灰尘。
3.障碍物识别与规避如果机器人在擦拭过程中感知到突出的障碍物，导航系统会通过实时计算和分析，调整移动路径以绕过障碍物，保证机器人的正常工作。
4.清洁结果反馈机器人清洁完成后，导航系统会发送清洁结果给操作人员。
同时，机器人还能够记录清洁过程中的异常情况，并生成报告，以便后续处理和分析。
四、安全性设计1.紧急停止装置机器人配备紧急停止按钮，一旦出现异常情况，操作人员可以立即按下按钮，停止机器人的运动，确保人员和设备的安全。
2.防坠落装置机器人底盘装有重力传感器和倾斜传感器，一旦检测到机器人越过安全边界和倾斜角度，相应的报警机制将触发，防止机器人坠落。
基于绳牵引的新型玻璃幕墙清洗机器人设计
基于绳牵引的新型玻璃幕墙清洗机器人设计摘要：针对高楼玻璃幕墙清洁问题设计了一款高楼玻璃幕墙清洗机器人，该机器人具有以下功能：吸附功能、运动功能、清洗作业功能、越障功能、自主环境感知功能、自主路径规划功能，并做出样机进行相应测试。
该款产品能够实现高空玻璃幕墙的清洁任务，适用于当前高空清洗作业的市场化需求。
关键词：清洗机器人；玻璃幕墙；附着技术；绳牵引1.引言国内外已经研究了一些用于高楼玻璃幕墙清洗的爬壁机器人模型，但目前都还没有实用。
针对高楼玻璃幕墙的清洗要求和清洗作业的实际情况，在国内外壁面自主移动机器人研究的基础上，设计出一种利用可倾转旋翼控制清洁小车在玻璃表面行走，通过悬挂装置和自主行走楼顶小车连接通过无线通讯实现行走清洗功能的清洗机器人。
通过对机器人的设计，使其在高层建筑壁面清洗工作中彻底解放工人的劳动力问题，规避人工高处擦窗的危险。
实现自动化、高效率擦窗，以解决高楼玻璃幕墙难题。
2.方案设计2.1 机器人系统整体设计清洁机器人主要面对高楼玻璃幕墙，现在全玻璃幕墙、半隐框玻璃幕墙以及内部点支撑玻璃幕墙由于外观美观，使用率越来越高。
针对此类玻璃幕墙的清洗，该机器人由楼顶小车、清洁小车组成，楼顶小车通过安全悬挂装置负责清洁路线的自主规划和机器人整体的安全性，采用可调节卡槽结构，可用于不同厚度楼台；清洁小车主要负责清洁高楼玻璃幕墙，利用可倾转旋翼控制清洁小车在玻璃表面行走，通过橡胶刮和高压水射流配合完成清洗作业。
机器人系统包括运动系统，清洁系统，控制系统，系统结构简图如图1所示,机器人整体三维模型及运动状态模拟如图2所示。
图1 机器人系统结构简图图2 三维模型及运动状态模拟2.2 运动系统设计运动系统由三部分组成，分为楼顶小车、清洁小车和悬挂装置。
楼顶小车采用4轮独立驱动小车，在待清洁的玻璃幕墙楼顶楼台上进行自动行走，具有自主避障功能，实现自动控制来回往复移动。
采用4轮独立驱动，可以实现较大的转矩，当楼台具有一定坡度时可以正常行走。
玻璃壁面清洗机器人负压吸附系统的研究
玻璃壁面清洗机器人负压吸附系统的研究针对玻璃壁面清洗机器人风机噪声大和吸附稳定性问题，通过变形设计和实验研究方法，设计出适合玻璃壁面清洗的负压吸附系统，并分析了负压吸附原理，给出了与吸附系统相配合的最佳移动机构，并提出了低噪声离心风扇设计方法。
实验表明所设计的负压吸附系统能满足玻璃壁面清洁与移动的基本需求，能够适应高层建筑玻璃清洗的复杂环境。
标签：玻璃清洗；负压吸附；离心风扇；噪声污染引言壁面清洗机器人作为爬壁机器人的一种，主要在距离地面一定高度、人无法触及的建筑物竖直表面上进行工作，如高层建筑玻璃幕墙的清洗。
本文结合负压吸附技术，针对低噪声离心风扇、最佳吸附力的选取等方面进行研究，设计的机器人样机能构适应高层建筑外壁面的工况环境。
1 壁面清洗机器人结构图1为玻璃壁面清洗机器人整体结构。
机器人由运动机构、离心风扇、无刷电机、负压腔、清洗装置构成，通过遥控器实现远距离无线通信。
机器人接收到控制信号后，本体吸附在玻璃壁面并通过对角设置的运动机构实现移动与转向。
在机器人移动期间，机器人底部安装的清洗抹布可以实现负压腔的密封和玻璃壁面的清洗两个功能。
1.运动机构；2.离心风扇；3.无刷电机；4.无线传输模块；5.玻璃壁面；6.清洗装置；7.负压腔；8.无线遥控器图1 壁面清洗机器人机构示意图1.1 运动轮接触应力分析运动轮包含主动轮和被动轮，通过研究竖直玻璃壁面上主动轮和被动轮在滚动时表面的应力对运动的影响因素，确定运动机构构型和驱动方式。
机器人通过运动轮在玻璃壁面移动，在运动轮表面会产生接触应力。
在机器人静止时，运动轮产生的静摩擦力可以平衡机器人自身的重力；当机器人处于运动状态时，动摩擦力的运动方向与其运动性质有关。
假设机器人与壁面刚性接触、壁面存在一定倾角，从动轮受力情况如图2所示。
当机器人在运动状态时，根据从动轮的受力平衡情况，机器人在壁面上不会发生倾覆，可以得出力矩平衡方程：（1）式中，N-壁面对从动轮的反作用力；Fp-机器人本体作用在轮轴上的正压力；Ff-壁面对从动轮的摩擦力；Mo-墙壁对从动轮的阻力矩；T-轮轴对从动轮的作用力；r-运动轮半径。