高空清洁机器人.doc

机械设计方法李朝东高空清洁机器人10721116田彪一、创意描述本次设计提出了一类新型的高空壁面清洗结构，采用涵道螺旋桨作为吸附装置，同时采用新型清洗装置。清洗机器人本体在楼顶缆车系统的拖动下可在高空壁面上进行高效的清洗工作。控制系统可以采用人工遥控或者自主控制，操作简单方便，安全可靠。设计任务高空清洁机器人本体是整个系统的主要部分，它也是整个系统中最复杂的一部分。对其进行功能分解，可以分为爬壁功能、清洗功能、污水回收功能三大主要功能，具体如图1所示。高空清洁机器人清洗功能爬壁功能污水回收洗刷功能除尘功能喷水功能移动功能吸附功能图1功能分解图本次设计的任务就是通过对吸附装置和清洗装置的重新设计，研制出一种新型的高空清洁机器人系统，使其具有较强的通用性、适应性和较高的清洗效率，同时也应具有较低的成本和轻便易搬运等特点，最终使之能够满足高层建筑清洗行业的迫切需求。设计需求明细表变更D/W（最低/期望）设计要求负责人DDDDDDDDDDDDDDDDDDD几何要求：长：1200-1400mm；宽:600-800mm；高：400-600mm；叶片直径:D=470mm；运动要求：X方向运动；平均速度小于1m/s；毛刷旋转速度:4~5r/s；力学要求：样机质量小于50KG；总吸附力:F>130N；能源：常温工作环境；电机驱动；材料要求：机架采用碳素刚；轴采用45#刚；安全性要求；结构合理；无污染；产品生产要求：注意尺寸公差的控制；使用寿命:不低于10年；开发时间：计划10个月；表1设计需求明细表技术路线与方案技术领域本发明涉及一种清洁机器人，特别是一种能够建筑物外墙壁的机器人。背景技术高空清洁机器人是一种实现高空清洗作业的装置。就目前国内外的研究情况来看，这种机器人主要分为三类。第一类是高空壁面轨道式，通常在建楼时就将高空壁面轨道安装到外墙高空壁面上，当进行外高空壁面清洗作业时，通过固定在楼顶的悬臂吊车装置拖动使清洗机器人沿着高空壁面导轨上下运动来完成清洗工作，然而安装在外墙高空壁面的轨道却限制了高楼的结构并大大地影响了整体建筑的外观，同时也限制了清洗机器人的应用范围；第二类是真空吸附高空清洁机器人，依靠真空吸盘将机器人吸附到外墙高空壁面上，通过自身的移动机构在高空壁面上运动来完成清洗工作，这种机器人又可分为单吸盘和多吸盘两种吸附移动方式然而由于采用真空泵抽真空的方法，使得对真空吸盘的密封性要求较高，结构复杂，造价昂贵，而且工作的可靠性和对高空壁面的适应性也较差。第三类是磁吸附高空清洁机器人，这种清洗机器人是依靠磁吸附材料吸附到高空壁面上，通常具有较强的吸附力，通过磁性履带、轮子、吸盘或足式结构可以实现在高空壁面上的吸附移动，并完成清洗作业，但这种机器人只能在特定材料的高空壁面上工作，因而应用范围受到了极大的限制。发明内容本发明的目的在于提供了一种新型的高空清洁机器人系统。该系统既需要具有较强的通用性、适应性和较高的清洗效率，同时也应具有较低的成本和轻便易搬运等特点。为达到上述发明目的，本发明采用下述技术方案：本发明的高空清洁机器人，由机器人本体与楼顶缆车构成。机器人本体包括主体框架、吸附装置、高空壁面移动装置、清洗系统、灰尘污水回收系统，吸附装置、高空壁面移动装置、清洗系统、灰尘污水回收系统分别安装在主体框架上；楼顶缆车包括水平驱动系统、卷扬系统、机架和紧固机构，卷扬机安装在机架上，水平驱动装置通过紧固机构安装在机架上；卷扬系统的缆绳连接机器人本体框架。本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：螺旋桨吸附装置的底部并不直接接触高空壁面，而是有一定的距离，不存在传统吸盘的密封问题，这样便使得本清洗机器人可以轻松地越过高空壁面沟槽和窗棱，适应性强、结构简单、经济实用；清洗装置高效、灵活、可靠、环保。附图说明图2是机器人本体的结构示意图。图3是清洗系统的结构示意图具体实施方式机器人本体由楼顶电机控制，利用自身的重力，沿墙壁下滑，通过上下两个风机高速旋转产生的向墙壁的推力，系统紧紧吸附在墙壁上。当正常工作时，软毛刷快速逆时针旋转，将附着在墙面的灰尘扫起，通过上面的吸气装置吸入空气净化器，空气净化器与风机相连，经过过滤后的空气直接由风机排除。喷雾头向高空壁面上喷洒足够的水，使墙壁潮湿，易于清洗。随后快速转动的滚刷将对喷洒过水的高空壁面进行刷洗。同时海绵体清洗辊与压辊在电机和传动带的带动下同步反向转动，随着高空清洁机器人本体向下运行，海绵体清洗辊将会把高空壁面上残留的污水、污垢擦洗掉，并吸附到海绵体上，然后由同步转动的压辊将污水挤出海绵体，并通过上喷头的强力射枪，将海绵体清洗辊表面的污垢冲掉，一起被接水箱导入通到楼底的管子。图2机器人本体结构示意图图3清洗系统结构示意图附录资料：不需要的可以自行删除SBS改性沥青卷材防水施工