通风管道机器人设计【10张CAD图纸+说明书】

通风管道机器人设计

5页 3000字数+说明书+10张CAD图纸

丝杆.dwg

主板一.dwg

主板二.dwg

步进电机安装座.dwg

步进电机齿轮套.dwg

电机齿轮内套.dwg

直流电机座.dwg

通风管道机器人装配图.dwg

连接块.dwg

通风管道机器人设计说明书.doc

齿轮内套.dwg

摘要:目前，我国的各种通风管道由于充满灰尘和各种病菌而吐出“脏气”， 长时间在污染严重的集中空调环境中生活，很容易引起呼吸困难、头疼头晕、等症状，给健康带来严重的危害。在对通风管道调研分析的基础上，专门开发了清洗通风管道的机器人。主要介绍了这种机器人的蠕动行走，行星齿轮转弯，变截面行走和单片机控制系统，实验结果表明该机器人具有较的适应能力，工作稳定可靠，在高级宾馆、高级写字楼、医院、高级商场、学校和高科技厂房等公共场所的通风管道中可以发挥很大的作用，应用前景十分广阔。

关键词： 通风管道; 机器人; 自锁;  控制;  丝杆

　　　通风管道作为一类特殊的管道，不同的管道直径大小不一，同一根管道的直径也有可能不一样大，管路相对来说有点复杂，管道机器人进入通风管道配合其他清洗设备将灰尘清除，现在国内外的通风管道机器人大多数能完成水平直通等径管道的清洗作业，为了提高机器人的通风管道适应行和效率，本课题发明并设计了一种变截面并可以转弯的机器人。该机器人具有自主检测和调节能力，多角度转弯能力，适用于变直径，多角度的通风管道的清洗。

   方案及方案论证：首先根据通风机器人的高效和自锁的行走特点用丝杆的螺旋来控制水平方向上的行走，一是丝杆有很好的自锁性能保证水平方向的行走的稳定，二是由于知道丝杆的螺纹的间距很均匀，有很好的行程确定行可以保证水平方向的行走的确定性，三是丝杆有很好的减速性，把电机很快的转速变成稳定的水平行走。再加上和直流恒速电机的正反转配合就把丝杆的最大的有点发挥出来了，简直是如虎添翼，一来在后端固定的基础上电机正转可以让丝杆的前端滑块向前运动，二来在前端固定电机反转可以让丝杆后端向前运动，这就让机器人不断的向前运动，由于怕一根丝杆的强度不够和稳定性不够，于是决定采用两根丝杆平行排列，用一副等径带轮连接两根平行丝杆来保证丝杆的同时传递性和稳定性。

第六,机构的主要框架,轴承座,带轮,光轴,联轴器都采用铝材料,因其让整个机器人的重量比较轻,能使两支撑臂用较小的力就能支撑起整个机器人,再一个就是其能承受较大的应力,在铝板上能很好的转孔,攻丝等操作,无论是在选择横速电机还是步进电机上,都遵循这样一条原则:在满足力矩,功率的基础上,尽可能的减少他们的质量,这也是为了减少整个机器人的质量,轴承的选择也是这样,在满足和光轴配合的基础上,尽量减少轴承的质量.把三个横速电机和步进电机都是一端用轴承和轴承座支撑起来,另一端把他固定在铝板上,铝板的一端用螺柱和电机相连,另一端和用铝板做的大支座相连,这样保证电机的稳定和输出。由于电机输出轴和小齿轮的中心孔不是同一个尺寸，采用一个小联轴器把他们连接起来,又不断的实验大小齿轮的距离保证小齿轮与大齿轮啮合平稳。带轮和光轴的也不是同一个尺寸,也采用小的联轴器把他们连接,再涂上一些AB胶就使整个结构特别牢固。

实验结果表明在实际使用中该机器人体现了很好的适应性,能适应不同直径的通风管道,整套控制系统能很好的协调多个电机的驱动控制以达到同时运行,实现了开始时机器人的基本设计功能。此机构性能比较优越，能很好的完成各种清洗通风管道任务。其主要特点有：整体结构稳定，能很好的提高清洗工作效率，可以多角度自锁控制比以往的机构有很大的优越性，此机构很好的降低了能耗，大大的减少了无效行程。噪声低，采用了摩擦式的水平取送方式，大大降低了噪声污染，更适合现在人们对生活环境的要求。控制方式简单，降低了控制方面的成本，而且可靠性也有提高。而且整个机构的长度会变化，使得机器人可以清洗不等截面的清洗。但是也存在一些问题，齿轮受力不均，磨损严重，由于整个机构的中心不在中心线上，使得齿轮受到侧向倾斜的应力，使得运转时受力不均磨损严重。此问题可以对整个取送车机构上所加部件的位置调整来解决，摩损的问题可以采用硬度比较高的齿轮合用粘度较高的润滑油来缓解。齿形带变型较大，磨损也较严重。已经把整体质量下降了一些但最后的整个质量还是有点大，而支撑机构又采用的是摩擦式的，所以支撑臂有时会有一些问题,由于时间有限电路部分就没有完成,但会在以后的时间里尽快把电路部分完成。

通风管道机器人在高级宾馆、高级写字楼、医院、高级商场、学校和高科技厂房等公共场所的通风管道中可以发挥很大的作用，应用前景十分广阔。 我国的管道机器人才刚刚发展,许多通风管道清洗市场是一片空白, 这主要是由于人们的中央空调的清洗意识尚未达到一定水平，很多人认为，通风管道细菌看不见、摸不着，而忽视它带来的一系列室内环境污染的隐患。更重要的是，由于通风管道清洗工程是一项专业性很强的服务项目，目前我国尚无生产这种设备的工厂，均需进口。发达国家正努力把他们的先进技术和系统推向中国市场，引进了美国、英国、德国、日本、丹麦、瑞典、俄罗斯等国家的先进技术，对我国空调清洗业的发展无疑也起着推动作用，但国外引进的设备成本一般比较高。通风管道的清洗是比较麻烦和花钱的，看不出直接的经济效益。要使我国空调清洗行业得到提高，一方面，应从源头控制，如在设计安装管道时预留出清洗口；另一方面，应加大国产清洗技术和设备的研制开发，减少清洗成本。使管道机器人的性能优良可靠、价格低廉，这一技术的推广和应用定会促进我国空调清洗产业的形成和发展。

参考文献 ：

【1】 张立勋.机械电子学.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社.2005.3

【2】 杨恩霞.机械设计.哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社.2005.6