3A0802B玻璃幕墙高空清理机器人研制报告.doc

玻璃幕墙清洗机器人 项目编号：3A0802B 玻璃幕墙高空清理机器人研制报告 目 录 摘要 ………………………………………………………………（13） 一、前言……………………………………………………………（15） 二、系统设计………………………………………………………（17） 三、主要硬件介绍及选用…………………………………………（25） 五、讨论……………………………………………………………（29） 六、结论 ………………………………………………………… （30） 七、研制过程及心得 …………………………………………… （30） 八、展望 ………………………………………………………… （32） 九、致谢 ………………………………………………………… （32） 十一、参考文献 ………………………………………………… （33） 玻璃幕墙高空清理机器人研制报告 【摘要】建筑物靠外墙、屋顶和门窗阻拦了自然环境对建筑内部的影响和侵蚀；而建筑物外墙却承受自然侵蚀最严重，可谓饱经风霜，首先是太阳的照射。对于任何材料来说，日光的长期暴晒是造成污染和侵蚀的重要外界原因之一。紫外线等极有危害的射线，太阳直射下的高温及四季温差又造成建筑物表面材料老化，失去光泽，易受污染。例如，金属材料的锈蚀和塑料合成材料的老化，；水泥材料的开裂；外墙涂料的变色脱落。阳光照射是不可避免的，是建筑物外墙造成污染的直接原因。其次是风雨的侵蚀。这对高层建筑物来说更为严重，越高风越大。风中带着灰沙、尘埃，雨雪中还可能带有冰雹。风沙雨雪的冲刷除使材料受到损坏外，再建筑物表面必然留下痕迹，水纹中粘附着固体污垢。例如高速碰撞的飞虫、小鸟及粪便。工业现代化也加重了大气的污染。尤其是在大都市中，汽车尾气和工业废气的超标排放，使空气中的二氧化炭和二氧化硫增多，一般称为城市酸雨，在建筑物外表造成强烈的局部侵蚀，展现在你面前的建筑物锈迹斑斑。 长期以来，高楼大厦的外墙壁清洗，都是“一桶水、一根绳、一块板”的作业方式。洗墙工人腰间系一根绳子，悠荡在高楼之间，不仅效率低，而且易出事故。近年来，随着科学技术的发展，这种状况已有所改善，目前国内外使用的主要方法有两种：一种是靠升降平台或吊蓝搭载清洁工进行玻璃窗和壁面的人工清洗；另一种是用安装在楼顶的轨道及索吊系统将擦窗机对准窗户自动擦洗。采用第二种方式，要求在建筑物设计之初就将擦窗系统考虑进去，而且它无法适应阶梯状造型的壁面，这就限制了这种方法的使用。 高楼玻璃幕墙清洗机器人是特种机器人的一个分支。它是基于壁面移动机器人技术，并针对具体的作业对象，具有明确功能的实用机器人，其工作在垂直危险的玻璃壁面，能够克服重力的作用，携带清洗设备，是面向现代高层建筑玻璃外墙表面保洁、清洗服务的极限作业机器人，它可以将人们从危险的高空作业环境中解脱出来，不仅可以避免事故的发生，而且能够美化城市环境，造福人类，具有十分广阔的应用前景。本产品是在系统介绍了国内外壁面自主移动机器人研究现状的基础上，提出的一种靠自重、电驱动、全方位移动的框架式清洗机器人。 为满足倒锥面高层玻璃幕墙清洗机器人对小质量、高可靠性、高安全性的要求,提出了运动驱动分散配置、主运动与辅助运动一体化、主运动柔性驱动的机器人结构设计原则;针对具体建筑结构设计了完备的清洗机器人系统,讨论了机器人对作业对象遍历运动、清洗功能的实现方法;分析了机器人系统对建筑结构误差的适应能力,证明了柔性驱动结构的可行性.在上述基础上开发了高层玻璃幕墙清洗机器人系统。 本系统具有如下特点： 结构合理，可以利用自重贴附墙面以减小功率的损耗； 具有独立的清洁机构和污水收集系统，基本实现污水回收，污水不外溢、不残留； 利用简单机构实现幕墙外立面上两自由度移动，并能实现障碍物跨越； 系统具有完善可靠的安全系统，能够保证操作的安全性。 结构简单，造价低廉，可靠性高 关键词： 玻璃幕墙，清洗，自重，机器人 一、前 言 目前高层外墙清洁、高层玻璃幕墙清洁大都由人工完成，高层作业时存在着极大的危险性和复杂性,这样的高空事故在国内已经发生了很多起。目前市场上使用的类似产品大部分是靠吸盘吸附在的玻璃表面或是利用风机吹动空气产生一个依附在玻璃墙面的力使其工作，并且都需较长的输水管道来运送清水，这样就要求装置提供很大的功率，同时工作高度也要受水泵扬程的限制，产品还必须有很多的附属装置，比如水压泵等。由于需要提供很大的功率，同时高度也需要由水泵的扬程来决定，且结构笨重，造价较高，功能有限，市场认可度较差，这极大地限制了它的发展空间。虽然吸盘的应用可以产生较好的吸附效果，且已有方案解决其行走问题，但很难实现避障或越障功能。另外由于其吸盘作用，使整个机器的负重都由玻璃幕墙来承担，对玻璃幕墙的强度就有一定的要求，也限制了它的推广