高空幕墙智能清洁机申报书.doc

序号： 编码： 第八届“挑战杯”湖南省大学生课外学术科技作品竞赛作品申报书 作品名称： 高空幕墙智能清洁机 学校全称： 长沙理工大学 申报者姓名 （集体名称）： 李国志、杨巍、李龙、刘传海、吴宁 类别：自然科学类学术论文 哲学社会科学类社会调查报告和学术论文 科技发明制作A类 科技发明制作B类竞赛组委会制2008年12月A2申报者情况（集体项目）说明：1必须由申报者本人按要求填写；2申报者代表必须是作者中学历最高者，其余作者按学历高低排列；3本表中的学籍管理部门签章视为申报者情况的确认。申报者代表情况姓名李国志性别男出生年月1986年4月学校长沙理工大学系别、专业、年级汽车与机械工程学院机械设计制造及其自动化06级学历大学本科学制4 年入学时间2006年9月作品名称高空幕墙智能清洁机通讯地址长沙市外万家丽南路二段960号邮政编码410004办公电他作者情况姓 名性别年龄学历所在单位李国志男22本科长沙理工大学杨巍男21本科长沙理工大学李龙男20本科长沙理工大学刘传海男21本科长沙理工大学吴宁女20本科长沙理工大学资 格 认定学校学籍管理部门意 见以上作者是否为2008年7月1日前正式注册在校的全日制非成人教育、非在职的各类高等院校中国籍学生（含专科生、本科生和研究生）。是 否若是，其学号为：李国志200621050231杨巍200621050228 李龙200621050420吴宁200672050105刘传海200621050418（部门盖章）年 月 日学校组织协调机构意 见本作品是否为课外学术科技或社会实践活动成果是 否负责人签名： （学校团委代章）年 月 日B3申报作品情况（科技发明制作）说明：1必须由申报者本人填写；2本部分中的科研管理部门签章视为对申报者所填内容的确认； 3本表必须附有研究报告，并提供图表、曲线、试验数据、 原理结构图、外观图（照片）,也可附鉴定证书和应用证书； 4作品分类请按照作品发明点或创新点所在类别填报。作品全称作品分类（A）A机械与控制（包括机械、仪器仪表、自动化控 制、工程、交通、建筑等） B信息技术（包括计算机、电信、通讯、电子等） C数理（包括数学、物理、地球与空间科学等） D生命科学（包括生物、农学、药学、医学、健 康、卫生、食品等） E能源化工（包括能源、材料、石油、化学、化 工、生态、环保等）作品设计、发明的目的和基本思路，创新点，技术关键和主要技术指标设计背景及目的：从20世纪50年代起，为了外形美观，同时也为了得到更好的采光效果，许多高层建筑都采用了玻璃幕墙，这就带来了玻璃壁面的清洗问题。传统常用的幕墙清洗方式无非是“人工吊板”或“人工吊篮”。不仅效率低，而且易出事故，前期设备投资较大，清洗成本高。为更安全更高效地解决高空幕墙清洗问题，我们在此方面进行相关研究和设计。基本思路：清洗高空幕墙爬壁机器人能吸附于壁面而不下滑,目前实现的主流方法主要有两种:负压吸附与永磁吸附。无论那一种吸附方式都受到吸附表面条件的限制。于是我们大胆猜想跳出吸附，通过导轨等的设置实现机器在竖直面内移动，通过智能摇臂去贴紧幕墙表面实现擦洗要求。即自攀升型壁面移动机器人,利用电机作为推力发生机构,既实现贴附,又能高速移动。创新点：1、“ 智能控制装置”实现摇臂自动跨越障碍。摇臂根据擦洗表面情况自动调节伸缩角度，保证擦洗表面与擦滚间压力恒定。2、随动自攀升装置，采用8对夹紧轮沿钢丝绳导轨自动攀升实现一次上下擦洗，摆脱了卷扬机等设备，结构紧凑。顶部电动机自动调节导轨位置，从而使擦洗装置沿矩形脉冲路线移动，擦洗彻底。3、无线遥控控制，解决了高层建筑机器人拖带管缆载荷的关键技术。技术关键:通过摇臂的智能控制，实现擦滚与幕墙表面适当接触，最终压力恒定。 主要技术指标： 牵引方式：钢绳导轨牵引； 运动形式：幕墙表面矩形脉冲路线运动； 最大移动速度：5m/min；越障能力：幕墙表面突起（下陷）200mm擦洗宽度：230mm；清洁机自重：20kg.作品的科学性先进性（必须说明与现有技术相比、该作品是否具有突出的实质性技术特点和显著进步。请提供技术性分析说明和参考文献资料）随动自攀升装置：随动攀升装置由四个独立的攀升单元组成，每一单元包括钢绳导轨槽、夹紧装置、动力攀升装置。通过减速电机上小齿轮的转动，将动力传输至六个大齿轮，受小齿轮的转速影响，此装置能够提供较大的攀升动力，从而实现清洁器沿钢绳导轨上下攀行自如。高空幕墙智能清洁机在一次工作流程时，根据高层建筑楼顶变轨系统的布置，确定擦洗初起点。擦洗由上至下进行，双摇臂双擦滚能自动跨越障碍，同时使得每次工作流程能进行精、粗两次擦洗，单程擦洗效率大大提高。活动摇臂结合智能控制系统：为使清洁机在遇到障碍物时进行自动调节，在设计中运用单片机技术，实现摇臂擦洗自动跨越障碍功能。井形架上安装的继电器可以实现控制涡流减速机转向的作用，擦滚由位于摇臂上的擦滚电机通过带传动带动。昆虫触角仿生配合活动摇臂实现自动接近幕墙功能，保持擦滚与幕墙的适当压力。最终使擦滚与幕墙的接触面之间有一定合适压力。参考文献：1Miyake T,Ishihara H.Mechanisms and basic properties of window cleaning robotC/Proc of IEEE/ASME Internat Conf on Advanced Intelligent Mechatronics.Kobe,Japan:IEEE,2003:1372-13772马培荪 陈佳品.油罐容积检测用爬壁机器人的研制J.上海交通大学学报3刘树勋等.自动测试系统原理及其应用.成都：四川科技出版社，1986作品在何时、何地、何种机构举行的评审、鉴定、评比、展示等活动中获奖及鉴定结果作品所处阶 段（A）A实验室阶段 B中试阶段 C生产阶段D （自填）技术转让方式作品可展示的形 式 实物、产品 模型 图纸 磁盘 现场演示 图片 录像 样品使用说明及该作品的技术特点和优势，提供该作品的适应范围及推广前景的技术性说明、市场分析和经济效益预测使用说明：技术特点和优势：采用双导轨，自攀升机构,负重能力超过25公斤。 可在平面或弧形垂直内外壁面上移动作业。 微机控制,无线遥控。高空幕墙智能清洁机是一种新型特种机器人,操作简单，工作效率高，能在危险工作状态下代替人工作业,因此具有广阔的应用前景。高空幕墙智能清洁机有着广泛的用途,特别是它可以在一些危险环境下进行作业，清洗高层建筑物的瓷砖壁面或玻璃墙面。而且该清洁器具有良好的社会效益环境保护作用；它能有效节约水资源，为树立城市良好的形象起到不小的宣传作用。专利申报情况提出专利申报 申报号 申报日期 年 月 日已获专利权批准 批准号 批准日期 年 月 日 未提出专利申请学校科研管理部门签 章（部门盖章） 年 月 日C.当前国内外同类课题研究水平概述 说明：1.申报者可根据作品类别和情况填写； 2.填写此栏有助于评审。国内情况：改革开放以后，我国的经济建设有了快速的发展，高层建筑如雨后春笋，比比皆是。但由于建筑设计配套尚不规范，国内绝大多数高层建筑的清洗都采用吊蓝人工完成，高空户外幕墙相关研究也大多只停留在研究阶段，没能突破传统模式的设计思维，相关高空幕墙清洗机器由于受各方面技术难度的制约故而没有得到有效推广。国外情况：大多数幕墙清洁机器人成本高昂，都是“一把钥匙开一把锁”适用性差，难以做到普遍推广。当前出现的建筑物清洗机器人主要是以爬壁机器人为基础开发出来的。爬壁机器人有负压吸附和磁吸附两种基本吸附方式，鉴于建筑物外墙的材料特点，清洗机器人多采用真空负压吸附方式。这种方式的机器人具有较高的运行机动性和灵活性，但主要适应于玻璃幕墙的清洗，用于其它材料的墙壁面比较困难，而且结构复杂，运动速度相对较低，负载能力小，从而限制了爬行高度。甚至还会因为墙壁的灰尘造成真空泵污染、使吸盘的吸附失效，使其具有很大的局限性。清洗市场亟待高效，高能，低危险系数的擦洗装置出现，我们的设计在一定程度上仅仅围绕上述几点，在结构和功能上实现了一定的创新。D.推荐者情况及对作品的说明说明：1由推荐者本人填写； 2推荐者必须具有高级专业技术职称，并且是与申报作品 相同或相关领域的专家学者或专业技术人员（教研组 集体推荐亦可）； 3推荐者填写此部分，即视为同意推荐； 4推荐者所在单位签章仅被视为对推荐者身份的确认。推荐者情况姓 名贺尚红性别男年龄43职称教授工作单位长沙理工大学汽车与机械工程学院通讯地址长沙市万家丽南路二段960号邮政编码410114单位电宅电话推荐者所在单位签章（签章） 年 月 日请对申报者申报情况的真实性作出阐述申报情况属实请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出评价“高空幕墙智能清洁机”是适应社会需要的智能化特种机器人，设计巧妙，操作简单。通过传感器结合单片机控制具有较高的自动化水平，能较好的完成各种高难度的擦洗任务，普遍性强，极具推广价值。其它说明推荐者情况姓 名郭克希性别女年龄52职称教授工作单位长沙理工大学通讯地址长沙市天心区赤岭路45号邮政编码410076单位电宅电荐者所在单位签章（签章） 年 月 日请对申报者申报情况的真实性作出阐述申报情况属实请对作品的意义、技术水平、适用范围及推广前景作出评价“高空幕墙智能清洁机”是学生自主设计的完成的智能化机器人，结构巧妙，操作简易，使用可靠。该作品可以应用于大多数高层幕墙清洁，活便利，适用范围广，能满足不同表