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外墙清洗结构设计

时间:2015-03-09

随着我国城市化的快速发展,更多的高层建筑拔地而起,而糟糕的空气质量使得高层外墙披上了褴褛的外衣,严重影响了居民的生活质量与城市形象。一些公司不得不花高薪雇用“蜘蛛侠”从事外墙清洗这一高危工作。然而,越来越多的外墙清洗工作与少数愿意从事“蜘蛛侠”这种高危工作的人员之间形成了矛盾。随着机器人技术的发展,爬墙机器人已经成为机器人自动化技术领域的一门重要技术,如果将自动化清洗技术与爬墙机器人技术相结合,由高层外墙清洗机器人替代“蜘蛛侠”从事这一高危工作,将改善找不到“蜘蛛侠”清洗外墙这一问题,因此,优化外墙清洗机器人的机械机构设计,改善机器人的控制器功能,具有重要的现实意义。我国在这方面的研究还很少,这里为解决这一矛盾提供了方法。

1 外墙清洗机器人的结构设计机器人整体结构主要包括:爬墙行走机构和机器手机构。为提高外墙清洗机器人机械系统的控制性能,要求机械传动部件的转动惯量小、阻尼比合理、刚度大,并满足体积小、质量轻、高速、低噪音和高可靠性等要求。由此可见,合理设计驱动方式和机械传动是保证整个机器人伺服控制性能的基本要求。

1.1 现有爬墙机器人行走机构分析高层外墙清洗机器人尚处在研究阶段,它的行走机构是爬墙机器人。现有的爬墙机器人按腕足分为5足、6 足和多足,按吸附原理分为磁吸式、吸气式和吸盘式。磁吸式用于金属结构外墙,靠履带式磁铁行走,金属外墙不多见,不作为研究重点。吸气式机器人腹部大部分身体接触墙面,依靠气泵将腹部空气抽走形成负气压,当背部大气压大于腹部大气压时,机器人被压在墙上,而这样导致的结果是排气电机不停地高速排气,行进中机器人与墙面之间的摩擦力大、动作慢,致命弱点是不能跨越各式墙角和不平墙面。吸盘式机器人是仿生机器人,其足部吸盘接触墙面,根据是否自备气泵又分自备气泵机器人和远程导管机器人。自备气泵机器人气泵质量大、负载能力差、行动慢、效率低;远程导管机器人质量轻、移动快速,但受到管线长度限制行动区域小,且容易缠绕。

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