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1、word 擦玻璃清洗機 摘要 本文主要介紹了擦玻璃清洗機結構局部和采用相關技術以與預測研究成果前景，還有設計任務分配。 關鍵詞 擦玻璃清洗機真空吸附機器手機器腳中間體 1 引言 近年來，隨著國經(jīng)濟的開展，城市高層建筑成倍的增長，由于高層外壁的玻璃隨著時間的延長，外壁玻璃上增加了許多的粉塵和其他污物。至今，有95%城市高樓玻璃外壁采用的是人工清洗完成，它不僅投入大，效率低，費工時時，而且極其危險，因此我們小組決定設計一種能攜帶清洗裝置或其他功能在高樓玻璃外壁移動的機器。代替 人進展高空作業(yè)，使人脫離人生安全的危險自動化的機器。我們采用了吸盤和履帶合作的技術。它具有結構簡單，穩(wěn)

2、定可靠，操作方便，本錢低，便于大量生產(chǎn)等特點。對于以上特點，該機器可應用大量高樓玻璃的清洗工作，也可以再一層樓上用多個機器，這樣可以大大的改善工作效率提高，具有一定的使用價值，可減少人工清洗的危險度，也大解放社會生產(chǎn)力，所以有一定的開發(fā)前景和經(jīng)濟市場。 擦玻璃清洗機的結構局部 擦玻璃清洗機的結構局部分二大類；一機器本體；二控制系統(tǒng)； 機器本體又分二大類；一機器支架，二運動動力系統(tǒng)。機器支架分為；擦玻璃機器手，中間體，機器腳。 2 擦玻璃機器手 對于整個擦玻璃清洗機，經(jīng)過我們小組對幾種擦玻璃機器手的比照加分析后，得出最優(yōu)的方案，所以我們小組采用天真發(fā)明一種擦玻璃機械手，其特征在于它是由

3、轉盤擦頭、手桿、軸承與雙拉線所構成；所說的轉盤擦頭是一帶一個直角的硬板與與之固定的擦拭軟布構成，該轉盤擦頭的硬板面中心位置有一連接座，連接座處裝有軸承，所說的手桿與軸承中的軸心相連接，手桿下端裝有呈平行板狀的拉線支架，二拉線的各一端裝在拉線支架上呈可拉動狀，另一端分別固定連 接于轉盤擦頭的直角下兩端，轉盤擦頭依軸承、手桿與二拉線呈180可旋轉狀。 我們選擇小組選擇這種擦玻璃機器手的理由是:1.構造簡單，使用方便、安全，可解決擦玻璃的各種情況；2.本錢低。 在機器手的清洗端，我們采用市面上最新的去污方法，就是采用非接觸式去污技術，采用這種技術的優(yōu)點是，既無壓力，又不加清洗劑，表現(xiàn)了簡潔，環(huán)

4、保的設計理念。 3中間體中間體主要是控制系統(tǒng)和無線攝像頭。 為了設計本錢的考慮，我們小組采用了玩具賽車的控制系統(tǒng)，原 理是用遙控板對擦玻 所以我們小組用玩具 ES598PCI單板開發(fā)機 個擦玻璃清洗劑控制 調，并能實現(xiàn)左轉右 璃機器人遙控控制。 賽車上的 STAR 和接口芯片設計一 器，能實現(xiàn)速度可 轉，轉向的同時要有 指示燈。上面我們小組采用無線電控制系統(tǒng)，這樣就可以使擦玻璃清潔機和地面人員操作別離了 為了讓擦玻璃清洗機在高樓的外壁玻璃上準確無誤的擦玻璃，所 以我們小組采用了無線攝像頭實時監(jiān)控技術，是在地面人員可以實時觀察擦玻璃清洗機高空作業(yè)的情況。

5、從本錢和個方面的考慮，我們采用了普通的攝像頭，它不但價格相對較低，而且可以達到操作的要求。 4 機器腳 機器腳主要是動力系統(tǒng)，吸盤和履帶，如此擦玻璃清洗機行走方式是吸盤和履帶并用方式。 動力系統(tǒng)的動力我們采用玩具車上的有刷電機。有刷電機有本錢低和動力的功率足以能讓機器在玻璃上自由的移動。如下是動力系統(tǒng)結構圖 有刷電機的結構如下：它的定子上安裝有固定的主磁極和電刷, 轉子上安裝有電樞繞組和換向器。直流電源的電能通過電刷和換向器 進入電樞繞組，產(chǎn)生電樞電流，電樞電流產(chǎn)生的磁場與主磁場相互作用產(chǎn)生電磁轉矩，使電機旋轉帶動負載。有刷直流電機的工作原理圖如圖。在有刷直流電機的固定局部有磁鐵

6、，這里稱作主磁極；固定局部還有電刷。轉動局部有環(huán)形鐵芯和繞在環(huán)形鐵芯上的繞組。圖2-1 K2-1的極力W立法電 機的L件質理圖 推向片 電樞帙芯 4鹿橫 所示的兩極有刷直流電機的固定局部（定子）上裝設了一對直流勵磁的靜止的主磁極N和S,在旋轉局部 （轉子）上裝設電樞鐵芯。定子與轉子之間有一氣隙。在電樞鐵芯上放置了由A和X兩根導體連成的電樞線圈，線圈的首端和末端分別連到兩個圓弧形的銅片上，此銅片稱為換向片。換向片之間互相絕緣，由換向片構成的整體稱為換向器。換向器固定在轉軸上，換向片與轉 軸之間亦互相絕緣。在換向片上放置著一對固定不動的電刷B1和 B2,當電樞旋轉時，電樞線圈通過換

7、向片和電刷與外電路接通。 吸盤的作用使擦玻璃清洗機貼住在高樓的玻璃上不能掉下來。經(jīng) 過我們小組多天的收集相關的資料，從真空吸附型，緊握吸附型，粘貼吸附型，靜電吸附型以與磁力吸附型。經(jīng)過各方面因素的考慮，所以我們采用了真空吸附型。 這種吸附型：它是一種較為輕便，具有易于控制的吸附類型。主 要依靠真空負壓原理，使得吸盤吸盤吸附在壁上。對于這種吸盤的大小和吸力的函數(shù)關系。如下 吸盤直徑 D〔cm〕 10 13 16 20 25 32 40 50 吸持面積 〔cm2〕 吸盤的垂 直提升力 〔N〕 (-0.04MPa)

8、 27.32 這種吸附存在一定的缺陷，就是在不平整的墻面上的吸附能力急 劇下降，所以我們設計的機器在適應圍被限制在外表粗糙較小，外表 相對平整的壁面上。在至今為止，采用這種吸附類型的有品貝大學的 DEXTER機器人和香船大學的WALLWALKER機器人。 履帶的作用使擦玻璃清洗機能在玻璃向前向后移動以與自由的轉動。對于擦玻璃清洗機行走方式這個難題，我們小組進展了討論之后，從坦克的移動方式得到了啟示，大家一致認為用坦克的履帶式，因為想增大清洗機與玻璃的摩擦力增大，由摩擦力公式得：f摩=K*F,有二種方式。增加接觸面積，和用摩擦系數(shù)大的物質。由于坦克的履帶是接觸面積最

9、大，使之擦玻璃清洗機在高樓玻璃外壁上不容易打滑。在履帶外表加一種特殊的摩擦物質一一聚四氟乙稀。這種物質有 較好的摩擦系數(shù)。在〔一〕溫度性能：聚四氟乙烯〔PTFE〕樹脂材 料的高溫穩(wěn)定性來自于極強的碳-氟原子鍵，并且由此確定了聚四氟乙烯〔PTFE〕樹脂材料成為一種非常有用的抗高溫聚合物。因而聚四氟乙烯〔PTFE〕樹脂材料在超過幾乎所有其它熱塑料和合成橡膠的高溫極限下仍保持其性質不變。同時，與其它聚合物相比，在抗純壓力和高溫時，聚四氟乙烯〔PTFE〕樹脂材料的熔融粘度也非常高。因為聚四氟乙烯〔PTFE〕樹脂材料具有極高的抗熱裂變極限和很高的熔點和自燃點，聚四氟乙烯〔PTFE〕樹脂材料能耐高溫和

10、火焰。 在正常的工作溫度圍，聚四氟乙烯〔PTFE〕額定溫度上限是260C,在此情況下，它不熱裂變。在觀察260-360C圍，重量損失相當小，并且損失是由于在聚合中吸收少量氣體和水分。只有在溫度超過 400c情況下，聚四氟乙烯〔PTFE〕樹脂材料的熱裂變才變得明顯。 〔二〕化學穩(wěn)定性，〔三〕電學性能，〔四〕安全可靠性。從這方面的考慮，我們小組決定用這種物質相對較好。 5 應用原理 遙控板一一擦玻璃清洗機一一操作行動 6 技術米用 1吸盤和履帶技術2無線控制技術3無線攝像頭實時監(jiān)控技術 4非接觸式去污技術 7 結論 我們小組對這個擦玻璃清洗機設計的思路，對于高樓外壁玻璃的清洗工

11、作，我們借用了賽車的STARES598PCI單板開發(fā)機和接口芯片設計一個擦玻璃清洗劑控制器，實現(xiàn)了通過地面手持人機交互設備無線控制高空擦玻璃器擦洗玻璃的一些功能，如：控制終端和主機能進展良好交互，主機可根據(jù)指令而做相應工作；控制設備可以根據(jù)主機應答對本次操作結果進展提示；主機可沿著玻璃面實現(xiàn)上移、下移運行；主機有一定的跨越障礙物功能，且其上裝有無線攝像頭為地面操作者提供操作信息；主機具備了一定的擦洗能力。該系統(tǒng)解決了人工高空清洗玻璃存在的投入大、危險性高、難度高等問題。不足點是我們小組采用吸盤和履帶協(xié)同技術，使擦玻璃清洗機在玻璃上的運動速度較慢的問題。 9 預期研究成果 從研究的成果上，我

12、們小組主要是從人文觀點和經(jīng)濟角度的方面 去考慮。從人文觀點看：由于城市高層建筑成倍的增長，由于高層外壁的玻璃隨著時間的延長，外壁玻璃上增加了許多的粉塵和其他污物?，F(xiàn)在清洗工作大多數(shù)都是人工清洗，這樣使工作人員生命受到極度的危險，所以如果用擦玻璃清洗機就可以代替人做清洗工作。其次,從經(jīng)濟角度來看：人工清洗，它不僅投入大，效率低，費工時；如果用機器來清洗，一層樓上用多個機器，這樣可以大大的改善工作效率提高，也大解放社會生產(chǎn)力，所以有一定的開發(fā)前景和經(jīng)濟市場。 10 設計任務分配 我們組的成員有嚴靜靜白大蓋萬廣旭任慧童宏剛 任務分配；萬廣旭和白大蓋收集馬達，攝像頭，機器手和機器腳相關資料，任慧童畫機器動力系統(tǒng)的結構圖，宏剛整理相關圖片和提出設計思路，嚴靜靜整理各方資料。 ［參考文獻］ 《機器人學》蔡自興 昌輝自動上料機器人系統(tǒng)研發(fā)［D］.工業(yè)大學2009 8 / 8