【正文】 該機(jī)器人可用于相關(guān)的機(jī)器人教學(xué)試驗(yàn)工作。 RXD(P3． 0)腳為接收端口，TXD(P3． 1)腳為發(fā)送端口。 (2)RAM：數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器。 串行通信可分為同步與異步兩種模式。 氣缸推力校核： 氣缸最大承重為 ,需克服的力就為 。特殊氣缸用于有特殊要求的場(chǎng)合，如氣一液阻尼缸、薄膜式氣缸、沖擊氣缸、伸縮氣缸等。 第 23 頁(yè) 圖 42 壓力控制閥職能符號(hào) 方向控制閥 方向控制閥是控制壓縮空氣的流動(dòng)方向和氣路的通斷的閥類，它是氣動(dòng)系統(tǒng)中應(yīng)用最多的一種控制元件之一 按氣流在閥內(nèi)的流動(dòng)方向，方向閥可分為單向型控制閥和換向型控制閥；按控制方式，換向型控制閥分為手動(dòng)控制、氣動(dòng)控制、電動(dòng)控制、機(jī)動(dòng)控制 、電氣動(dòng)控制等；按切換的通路數(shù)目，換向閥分為二通閥、三通閥、四通閥和五通閥等；按閥芯工作位置的數(shù)目，方向閥分為二位閥和三位閥等。它輸出轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。 6) 全氣動(dòng)控制具有防火、防爆、耐潮的能力。近代氣動(dòng)技術(shù)發(fā)展，氣缸最低速度可在 3mm/s平行運(yùn)動(dòng)，高速可達(dá) 3m/s,甚至高達(dá) 17m/s(具有長(zhǎng)行程 ,最新展覽指標(biāo)可達(dá) 45m/s),對(duì)于高速氣缸必須設(shè)有效緩沖。 氣動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的分類 第 21 頁(yè) 按選用的控制元件類型，氣動(dòng)系統(tǒng)可分為氣閥控制系統(tǒng)、邏輯元件控制系統(tǒng)、射流元件控制或混合控制系統(tǒng)。從廣義上看，氣動(dòng)技術(shù)范疇，除空氣壓縮機(jī)、空氣凈化器、氣動(dòng)馬達(dá)、各類 控制閥及輔助裝置以外，還包括真空發(fā)生裝置、真空?qǐng)?zhí)行元件以及各種氣動(dòng)工具等。 驗(yàn)算螺釘強(qiáng)度： 螺釘承受剪切力，其受力分別為機(jī)器人的下盤和支架的重力，最大值為下盤的重力： G=F=。 機(jī)器人三個(gè)托盤材料均為硬鋁，其具體結(jié)構(gòu)參見(jiàn)機(jī)器人的零件圖，其機(jī)械特能是：托盤一通過(guò) M6 的螺釘與氣缸連接?？蚣苌系乃膫€(gè)作為主要的吸附工具，在不行走時(shí)，機(jī)器人的站立一般靠這四個(gè)吸盤，主要原因一是個(gè)數(shù)多，可靠性好， 再一個(gè)四個(gè)吸盤組成的框架面積大，產(chǎn)生的力矩大，穩(wěn)定性好。當(dāng)下盤到達(dá)頂部時(shí)，此時(shí)氣缸的行程也已近最大，停止輸入氣體，使下盤上的吸盤吸住墻壁，吸牢后，支架上的吸盤放開(kāi)墻壁， 1 口輸出氣體， 2 口輸入氣體，使氣缸向下運(yùn)動(dòng)，下盤也隨之下移，當(dāng)下盤到達(dá)底部后，支架上的吸盤再吸附住墻面，而下盤上的吸盤放開(kāi)，再重復(fù)上面所述的過(guò)程 ，即可向上運(yùn)動(dòng)。 工作原理 制作本機(jī)器人的目 的是可以使機(jī)器人在人的控制下獨(dú)立的爬上墻壁，因此如何使機(jī)器人吸附在墻壁上就是本設(shè)計(jì)中首要解決的問(wèn)題，另外，吸附在墻壁上后如何行走是另一個(gè)在問(wèn)題，解決了這兩個(gè)問(wèn)題后，其它問(wèn)題就比較容易解決了。 15．焊接框架 焊接件，材料為硬鋁，是本機(jī)器人的總體框架，由六種零件焊接而成，它們是： 1） QGEW2 LA 50B 100 型氣缸 其功用等上面已經(jīng)提起過(guò)，在這里就不再詳細(xì)介紹了。 6．氣缸支架 材料為 45 號(hào)鋼，用來(lái)固定氣缸，使氣缸與托盤一可以很好的聯(lián)接在一起，不會(huì)有相對(duì)運(yùn)動(dòng)。 2．托盤一 材料為硬鋁，其周圍是輪齒，其下面的軸與托盤二上裝的軸承聯(lián)接。但由于機(jī)器人最大的爬升高度為 2~3 米，如果采用液壓傳動(dòng)作為動(dòng)力，油液的傳送、油管的布置和現(xiàn)場(chǎng)施工中液壓有的獲得都是難以解決的問(wèn)題，此外，液壓油的重量也會(huì)對(duì)機(jī)器人整體重量產(chǎn)生巨大影響。敲渣電機(jī)帶動(dòng)棘輪棘爪機(jī)構(gòu)，使鋼錘間歇性地敲打管壁表面，實(shí)現(xiàn)對(duì)管壁表面結(jié)渣部分的清除。 圖 16 水冷壁爬管機(jī)器人 (1) 具體技術(shù)指標(biāo) a) 吸附方式：永磁吸附； b) 移動(dòng)機(jī)構(gòu)：履帶式； c) 移動(dòng)速度： 2～ 8m/min。 (3) 控制系統(tǒng) 第 10 頁(yè) 由于爬壁機(jī)器人的作業(yè)環(huán)境惡劣，本控制系統(tǒng)采用 STD 總線工業(yè)控制機(jī)，它能夠適應(yīng)控制現(xiàn)場(chǎng)的震動(dòng)、灰塵、潮濕、有害氣體和各種電磁干擾，具有較高的可靠性和靈活的外圍模板配置。 g) 工作壁面：直徑 11～ 12m 金屬罐壁。 磁吸附履帶式壁面爬行機(jī)器人 由于永磁鐵吸附不許外部能量，易于控制，我們研制的磁吸附爬壁機(jī)器人采用的是雙履帶永磁吸附結(jié)構(gòu)，如圖 4 所示。 4) 保險(xiǎn)裝置：主要用來(lái)懸掛給送水裝置和控制器，并實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的安全保護(hù)。 f) 安全機(jī)構(gòu)： 帶安全吊掛小車，吊掛小車的伸臂可調(diào)，高度為 ～ 。爬壁機(jī)器人的性質(zhì)決定了對(duì)控制系統(tǒng)的可靠性有較高的要求，我們選用的是德國(guó)西門子公司的 S7200 型 PLC，包括一個(gè) CPU214 基本單元和兩個(gè)擴(kuò)展模塊 EM235。 f) 行走方式：雙輪式，無(wú)級(jí)調(diào)速 。如能利用爬壁機(jī)器人代替人工作業(yè)，既消除了人工作業(yè)的危險(xiǎn)性，又減少了人力物力的浪費(fèi)，提高了工作效率，這勢(shì)必將會(huì)帶來(lái)清洗業(yè)的一次革命。機(jī)器人本體實(shí)現(xiàn)在壁面上的吸附與移動(dòng)，并能攜帶兩臺(tái)攝像頭，一臺(tái)超聲波探頭和兩臺(tái)照明設(shè)備，對(duì)核廢液儲(chǔ)存罐罐壁焊縫缺陷及外觀進(jìn)行檢查。調(diào)節(jié)彈簧的作用有兩個(gè)：一是為密封圈提供密封所必需的正壓力，二是提高氣墊對(duì)壁面的適應(yīng)能力，還可起到減震的作用。 壁面移動(dòng)機(jī)器人必須具有兩個(gè)基本功能：在壁面上的吸附功能和移動(dòng)功能．按吸附機(jī)能來(lái)分，可分為真空吸附爬壁機(jī)器人與磁吸附爬壁機(jī)器人：真空吸 附法又分為單吸盤和多吸盤兩種結(jié)構(gòu)形式，具有不受壁面材料限制的優(yōu)點(diǎn)，但當(dāng)壁面凹凸不平時(shí)，容易使吸盤漏氣，從而使吸附力下降，承載能力降低；磁吸附法可分為永磁鐵和電磁鐵兩種，要求壁面必須是導(dǎo)磁材料，但它的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，吸附力遠(yuǎn)大于真空吸附方式，且對(duì)壁面的凹凸適應(yīng)性強(qiáng)，不存在真空吸附漏氣的問(wèn)題，因而當(dāng)壁面是導(dǎo)磁材料時(shí)優(yōu)先選用磁吸附爬壁機(jī)器人。 機(jī)器人技術(shù)的出現(xiàn)和發(fā)展，不但使傳統(tǒng)的工業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究發(fā)生根本性的變化，而且將對(duì)人類的社會(huì)生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)的影響 。 (3) 建筑行業(yè)：噴涂巨型墻面、安裝瓷磚、壁面清洗、擦玻璃等 。 第 4 頁(yè) 圖 11 單吸盤輪式氣囊密封結(jié)構(gòu) 真空泵是產(chǎn)生負(fù)壓的裝置，其功能是不斷地從負(fù)壓腔內(nèi)抽出空氣，使負(fù)壓腔內(nèi)形成一定程度的真空度。其任務(wù)是攜帶超聲檢查系統(tǒng)、視覺(jué)系統(tǒng)、照明系統(tǒng)對(duì)核廢液儲(chǔ)存罐罐壁焊縫缺陷及外觀進(jìn)行檢查，以便及時(shí)發(fā)現(xiàn)因核廢液腐蝕等原因造成的泄漏隱患，確保環(huán) 境安全，爬壁機(jī)器人本體圖 2所示。電機(jī)采用法國(guó) ALSTON 公司生產(chǎn)的三位一體的直流伺服電動(dòng)機(jī)，集電機(jī)、測(cè)速機(jī)和碼盤為一體，驅(qū)動(dòng)器亦采用該公司的配套產(chǎn)品，采用雙閉環(huán)的模擬 PI 調(diào)節(jié)器，具有過(guò)流、過(guò)壓、過(guò)速和欠壓保護(hù)，性能可靠。 c) 爬行高度： ≤100m。 d) 運(yùn)輸小車：在該產(chǎn)品中起到運(yùn)輸機(jī)器人，纏繞電纜、水管的作用。目前我國(guó)清洗玻璃幕墻都是人工作業(yè)，采用本設(shè)備 后，可實(shí)現(xiàn)清洗作業(yè)的自動(dòng)化，并提高作業(yè)的安全性， 具有重要的社會(huì)意義和經(jīng)濟(jì)效益。首先用噴霧嘴將水或水洗滌劑的混合物以霧狀的形式噴射到玻璃壁面，然后用擦洗器或布將污物去掉，最后用雨刮將墻面刮凈，清洗效果明顯，而且讓機(jī)器人通過(guò)已清洗過(guò)的壁面，移動(dòng)時(shí)不會(huì)打 滑。卷取電機(jī)的起、停及正反轉(zhuǎn)控制是安全保障系統(tǒng)的核心，采用電力載波通訊模塊可以實(shí)現(xiàn)卷取電機(jī)由遙控器控制功能和自治控制功能。 d) 負(fù)重能力：不小于 30kg，能滿足防腐與檢測(cè)工作需要 。噴漆防腐裝置為四桿機(jī)構(gòu)擺動(dòng)式噴漆，配進(jìn)口自動(dòng)噴槍、儲(chǔ)漆罐、攪拌罐、氣泵和漆泵等設(shè)備，每分鐘可噴 ～ ，且噴涂均勻，可成一面 ［ 5］ 。 (2) 水冷壁清掃、除渣、測(cè)厚爬壁機(jī)器人 火力發(fā)電站大型排管鍋爐中的水冷壁的向火側(cè)管壁表面上存在著積灰、結(jié)渣、磨損和腐蝕等問(wèn)題，對(duì)鍋爐的安全、經(jīng)濟(jì)運(yùn)行會(huì)造成很大危害。 (2) 機(jī)械結(jié)構(gòu) 機(jī)器人的永磁吸附塊形狀呈圓弧形，與管壁圓弧相吻合，從而減少磁路中的氣隙，提高磁 第 11 頁(yè) 吸附力。 第 12 頁(yè) 2. 總體設(shè)計(jì) 機(jī)器人的功能分析 爬墻機(jī)器人的主要功能是能夠自行爬上墻壁，為此爬墻機(jī)器人必須能夠獲得足夠的吸力和牽引力。 機(jī)器人的大體設(shè)計(jì)就如上所述，它的外觀可以參考圖紙。 4．托盤三 材料為硬鋁，中間的螺紋孔用來(lái)安裝吸盤支架，四個(gè)小孔用來(lái) 安裝套筒，套筒中安裝 直線軸承，與托盤二上的滑桿聯(lián)接。 12．滑桿 材料為硬鋁，用來(lái)保持兩個(gè)托盤之間的平行。 5）前后擋板 加強(qiáng)腿的穩(wěn)定性，還為橫板提供焊接點(diǎn)。由于本機(jī)器人需要用吸盤吸附在墻上，所以，用輪子轉(zhuǎn)動(dòng)的方式比較困難，因此，我采用了第一種方式，就是兩個(gè)吸附點(diǎn)或者說(shuō)幾個(gè)吸盤相互交換位置，輪換著吸附墻面，從而使機(jī)器人行走。 整個(gè)行走過(guò) 程可用圖 22 表示： 圖 22 機(jī)器人的行走過(guò)程 3. 機(jī)械機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 第 17 頁(yè) 機(jī)械機(jī)構(gòu)總體布置說(shuō)明 機(jī)器人機(jī)械部分的結(jié)構(gòu)參見(jiàn)各零件圖，其中包括氣缸、托盤、橫梁等。因此，大部分材料選擇了密度小，而性能足夠好的硬鋁。因此，大部分的剪切力集中在這四個(gè)螺釘上。 機(jī)器人的總重量約為 G=+++++= 第 20 頁(yè) 4. 氣動(dòng)回路設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)的動(dòng)力來(lái)源主要由氣缸提供，因此氣動(dòng)回路的設(shè)計(jì)相當(dāng)重要。 3) 氣動(dòng)控制元件 在氣動(dòng)系統(tǒng)中以調(diào)節(jié)和控制壓縮空氣的壓力、流量、方向的閥類，如各種氣動(dòng)壓力閥、流量閥、方向閥、邏輯元件等。排氣處理簡(jiǎn)單，不污染環(huán)境，成 本低?？蓪?shí)現(xiàn)緩沖。 2) 氣缸在低速運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于摩擦力占推力的比例較大，氣缸的低速穩(wěn)定性不如液壓缸。