设计论文 机四班 第五组.doc

基于玻璃幕墙洗刷的设计与研究一：提出问题二：研究背景与意义，已有研究情况三：关键问题与解决方案四：可能的效果第五组2012年6月25日星期一一提出问题当今社会，随着世界人口的增加，对空间需求增大，高楼大厦的高度也在一点点上升，而大多数的高楼设计出于美观考虑，都在外围采用玻璃幕墙，这为洗刷玻璃幕墙的工人带来了越来越大的挑战。所以我们小组围绕这个实际问题展开了讨论，并设计了一种可以取代工人而自动在墙上完成自由攀爬与洗刷工作。二研究背景与意义，已有研究情况高层建筑物的壁面目前大部分还是由人工进行清洗,不仅效率低、工作环境恶劣,而且还容易出事故。壁面清洗机器人是一种极限条件下作业的机器人,它能够在垂直的壁面上爬行并能够有效地完成清洗作业。它对于解决目前日益严重的高楼大厦壁面清洗问题有着很大的价值,使用它能够大大提高清洗工作效率,降低费用开支,彻底改善清洗人员的工作条件,实现高楼外墙清洗的自动化,具有很好的市场潜力和实用价值。虽然目前国内也出现了一些洗刷机，如爬壁式，多吸盘式等，但实际操作性能并不太理想。三关键问题与解决方案但是设计这样一个小型机器人，对我们来说还是有相当的难度的，毕竟我们还是一个个大一新生，没有一点专业知识，不过我们团队还是不畏困难，决定把问题分解，然后个个击破。1.面对要在光滑的大楼墙壁上进行工作，我们首先想到要能够牢固的固定在大楼上。但是到底应该用何种方法？我们谁也不能确定，于是一场激烈的学术问题讨论在我们中间展开了。开始有组员提出利用吊钩，但实际操作太不方便，不利于其与墙壁的接触来清刷。又有人想到利用飞行功能或有磁性吸盘，但最后考虑到实际的可行性与经济价值，决定利用真空吸盘，这种吸盘不仅牢固可靠，而且成本便宜，易于控制。2.解决了固定问题，我们又开始了新的问题探究。那么该如何洗刷墙面呢？如果简单地用毛刷进行，很有可能不能清洁干净。如果给机器人装上水，先进行喷水，再利用毛刷刷。但机器人不可能一次性装太多水，来回装水，太过麻烦。这是有人提出给机器人加一个导管，在地面用水泵不断的向上供给水。但后来又考虑到如果让机器人带着一个常常的管子，工作起来不方便，并且对水泵的压强要求较高，还太耗电力，所以不宜采用。经过好多的讨论之后，问题还没能完美解决，大家都静静地沉默不语。突然，我们中的一个组员站了起来，提出可以让机器人带上一定量的水性清洁剂，这种水性清洁剂易于溶解污渍，也易于溶于水。当机器人的毛刷放在墙壁上施力时，毛刷后的管子中就会流出这种清洁剂，浸入毛刷中，从而毛刷就可以轻易的去除污渍，再把毛刷浸入水中，污渍就都到水里了。并且由于清洁剂的去污能力比水要好很多，所以清洁剂不需要带过多，这就为机器减轻了压力。3又解决了一个难关，我们的心里都充满了希望，最后的问题就是控制系统。我们请教了专业人员，并上网收集资料，最终决定采用的是上位计算机和PLC两级控制方式。上位机系统主要用来完成对机器人运动控制运算、位姿控制运算、信息存储、离线仿真、状态可视化处理,并对PLC发出一系列的命令,最终实现对机器人的实时监控。下位机PLC主要是完成输出控制、数据采集、状态判别及实时向上位机传输机器人的工作状态等工作。对机器人的操作可以使用计算机直接控制,也可以通过控制柜进行控制。四可能的效果与应用前景 这次的设计由于材料与资金的限制，还有时间匆忙，没能做出实物来进行实际测试。不过根据我们的这种设计进行评估 ，应该可以初步完成一般大楼玻璃幕墙的清洗，但对太高大的楼层估计清洗效率有点低。我们的这次设计在今后的应用应该还是比较广泛