倾斜壁面自动除尘机的设计与实现

摘要

当前，倾斜壁面结构在现实生产、生活中得到了极为广泛的应用，如光伏屋顶、光伏发电等。倾斜壁面的利用使得在相同技术条件下，使人们获得更高的太阳能利用效率。倾斜壁面结构广泛使用的同时，其表面灰尘清扫问题则是倾斜壁面结构使用过程中不可忽略的一环，目前其表面除尘多以人工擦洗为主，工作量大，效率低，且成本较高。
　　本文在对国内和国外壁面清洗机器人进行一定了解的基础上，针对倾斜壁面结构表面除尘特点，提出了一种适用于倾斜壁面结构自动除尘的解决方案。通过理论分析验证了本设计的可能性，并以理论分析结果为指导制作实物。本文针对倾斜壁面自动除尘机，主要进行了以下研究工作:
　　1.通过查阅文献资料，了解不同类型壁面移动机构所采用的吸附和驱动技术，分析总结了不同技术方案的优缺点，提出了一种真空吸附履带驱动式倾斜壁面自动除尘机的解决方案。该除尘机采用履带式结构进行驱动，由微型真空泵为真空吸盘提供负压。
　　2.分析了倾斜壁面表面灰尘的来源及其成分，通过原理性验证试验，确定了“机械集尘——静态除尘——青扫收尾”的“三步”除尘法的除尘解决方案。
　　3.根据所选技术方案，进行相关理论分析，完成相关技术参数、结构尺寸的确定。以理论分析得到的技术参数为指导，完成相关元器件的选型和机械结构的设计。借助SolidWorks三维建模软件，完成相关相关零部件和整体结构的三维实体造型。
　　4.简要分析对比了不同加工制造方式的优缺点，确定了基于3D打印技术的结构制造方式，并根据3D打印结构制作特点对三维模型进行相应修改，完成自动除尘机机械结构的制作。
　　5.根据设计要求，完成倾斜壁面自动除尘机所需微控制器、传感器、驱动器等电子元器件的选型及电路搭建。根据设计要求，结合所选用电子元器件，完成相关驱动程序和控制程序的编写。
　　6.对倾斜壁面自动除尘机的软、硬件进行整合，完成样机的调试。并在不同材质的倾斜壁面上进行自动除尘实验，除尘效果良好。

目录

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摘要

第一章 绪论

1．1 研究背景、目的及意义

1．2 国内外壁面移动机器人研究概况

1．3 各类型壁面移动机器人工作性能比较及分析

1．4 光伏组件除尘方式研究概况

1．5 本课题主要工作内容

1．6 本章小结

第二章 倾斜壁面自动除尘机机械结构的设计与制作

2．1 倾斜壁面自动除尘机机械结构概念设计

2．2 吸附机构设计

2．3 移动机构设计

2．4 倾斜壁面自动除尘机除尘装置设计

2．5 本章小结

第三章 倾斜壁面自动除尘机控制系统硬件设计

3．1 控制系统硬件组成

3．2 Arduino UNO微控制单元

3．3 传感器

3．4 直流电动机驱动模块

3．5 电源模块电路设计

3．6 本章小结

第四章 倾斜壁面自动除尘机控制系统软件设计

4．1 集成开发环境Arduino IDE简介

4．2 倾斜壁面自动除尘机控制策略

4．3 直流电机驱动程序

4．4 位置检测程序

4．5 姿态算法分析

4．6 倾斜壁面自动除尘机工作测试

4．7 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间发表论文

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