高层玻璃幕墙清洗机器人设计与分析

摘要

随着现代化建设的快速推进，高层建筑愈来愈多，针对高层建筑壁面的清洗业也不断发展。高层玻璃幕墙清洗机器人在改善工人作业环境、提高作业效率和降低清洗成本方面具有重要的现实意义和广阔的应用前景。
　　本文分析了当前壁面清洗机器人的设计特点和研究趋势，开发了高层玻璃幕墙清洗机器人。提出了高层玻璃幕墙清洗机器人总体设计方案，该清洗机器人采用框架式移动方式，配合多组真空吸盘实现交替吸附，并采用滚刷配合中性清洗液实现清洗作业。在分析了清洗机器人本体爬壁安全性的基础上，提出了机器人本体的抗滑落条件和抗倾覆条件，设计了机器人爬壁系统和清洗系统，并建立了清洗机器人本体的三维模型。运用有限元分析软件ANSYS Workbench分析了最不利静力风荷载下清洗机器人本体结构的静态特性，并对清洗机器人本体进行了模态和谐响应动力学分析，针对前期的分析结果，提出了机器人本体部分零部件的优化目标和方案，并对优化后整体结构进行了静力学和动力学分析。根据清洗机器人本体结构形式，确定了机器人系统所需的主要元器件的型号，并设计绘制了清洗机器人的气动原理图，针对清洗机器人所需实现的具体功能，对机器人本体控制系统进行了硬件选型和软件设计。根据清洗机器人的作业特点和作业环境，对机器人清洗作业的运动和路径进行了规划。

目录

声明

1 绪 论

1.1 研究背景

1.2 研究目的与意义

1.3 国内外研究现状

1.4 存在问题

1.5 本文主要研究工作

2 高层玻璃幕墙清洗机器人总体方案

2.1 总体方案设计目标

2.2 方案模块分解

2.3 总体系统构成

2.4 本章小结

3 高层玻璃幕墙清洗机器人本体设计

3.1 机器人本体爬壁系统设计

3.2 机器人本体清洗系统设计

3.3 机器人本体系统构成

3.4 本章小结

4 高层玻璃幕墙清洗机器人本体有限元分析

4.1 风荷载下机器人本体静力学分析

4.2 机器人本体动力学分析

4.3 机器人本体结构优化

4.4 本章小结

5 高层玻璃幕墙清洗机器人气动系统与控制系统设计

5.1 机器人气动系统设计

5.2 机器人控制系统设计

5.3 本章小节

6 高层玻璃幕墙清洗机器人本体作业规划

6.1 机器人本体运动规划

6.2 机器人本体路径规划

6.3 本章小结

7 结论与展望

7.1 全文总结

7.2 工作展望

参考文献

致谢

攻读硕士期间主要成果

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