【正文】 樣 既 可以增加噴涂 的 面積， 又能夠 提高噴涂 的效率，可謂一舉兩得。 （ 1） 噴槍的噴幅大而穩(wěn)定； （ 2） 經(jīng)霧化的油漆 均勻的噴涂在噴幅內(nèi) ； （ 3） 噴涂出的油漆顆粒大小均勻； （ 4） 薄的油漆層 , 例如 HS/VHS/UHS 油漆； （ 5） 能保證噴涂后的漆膜平滑均勻； （ 6） 應(yīng)根據(jù)人體工程學(xué)設(shè)計槍體，方便操作，經(jīng)久耐用； （ 7） 噴槍的調(diào)節(jié)和設(shè)定簡單、快捷 [4] 。 爬壁 噴涂機(jī)器人的移動方式 現(xiàn)階段 爬壁機(jī)器人多采用車輪式、履帶式和 腳足式 三種 移動方式 ，現(xiàn)介紹各移動方式的優(yōu)缺點。推力吸附適應(yīng)能力強(qiáng)，不受吸附表面形狀和材料的限制，穿越障礙能力強(qiáng)。多吸盤吸附吸盤的尺寸小，密封性也好，斷電有冗余性。 該爬壁噴涂機(jī)器人在現(xiàn)有技術(shù)的情況下其總體結(jié)構(gòu)采用傳統(tǒng)的四部分組成：機(jī)器人本體系統(tǒng)，噴涂作業(yè)系統(tǒng)，地面遙控與監(jiān)控系統(tǒng)和 樓頂懸掛 系統(tǒng)。自此 以后，爬壁機(jī)器人技術(shù)在世界范圍內(nèi)得到了迅猛的發(fā)展， 而 在這一領(lǐng)域 內(nèi)，日本所取得的成績最為突出，美國、英國等多個國家也相繼取得了不小的成就； 在國內(nèi)，對爬壁機(jī)器人 最早 的研究，是 在 1988 年 由哈爾濱工業(yè)大學(xué)率先進(jìn)行的， 經(jīng)過了十幾年的發(fā)展 ， 我國 先后加入了一些 知名的學(xué)府 及研究所等研究 機(jī)構(gòu)比德州學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院 20xx 屆 機(jī)械設(shè)計制造及其 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 3 如 說 上海交通大學(xué)，上海大學(xué)，長春光機(jī)所 ， 北京航天航空大學(xué)等，他們 都 為國內(nèi)爬壁機(jī)器人的研究做出了重要 的貢獻(xiàn)，到目前為止，國內(nèi)的爬壁機(jī)器人也取得了不小的進(jìn)展 [1] 。 本文針對國內(nèi)外現(xiàn)有爬壁機(jī)器人模型特點，在總結(jié)和借鑒噴涂設(shè)備的基礎(chǔ)上，提出了一種集爬壁機(jī)器人、噴涂設(shè)備于一體的高層建筑爬壁噴涂機(jī)器人方案。特別是對于高層建筑外墻的噴涂成本更高，而且效率太低，工人長期在此環(huán)境中工作會使他們的身體有一定的損傷。闡述了此種機(jī)器人在國內(nèi)外的發(fā)展?fàn)顩r，并對未來該機(jī)器人的發(fā)展趨勢做了預(yù)測。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機(jī)構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。 畢業(yè)論文 (設(shè)計 ) 題 目 一種爬壁噴涂機(jī)器人的研究與設(shè)計 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進(jìn)行的研究工作及取得的成果。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔(dān)。 本次設(shè)計介紹了 此 種高層建筑爬壁噴涂機(jī)器人的用途，結(jié)構(gòu)，及其特點。很明顯的，這種方式很費力、費時，需要大量的輔助材料來搭建腳手支架。而本文所設(shè)計的高層建筑爬壁噴涂機(jī)器人是爬壁機(jī)器人的一種應(yīng)用。 爬壁機(jī)器人 的發(fā)展歷史是比較長的，早 在 1966 年， 日本大阪府立大學(xué)的 西亮 講師 設(shè)計出了一臺簡單的 原理樣機(jī)，此樣機(jī)所用用的原理是利用電風(fēng)扇旋轉(zhuǎn)在其墻壁附近產(chǎn)生低壓空氣然后再由 低壓空氣產(chǎn)生的負(fù)壓 作 為吸附動力 使機(jī)器人本體吸附在墻壁表面上 ，這被看作 是爬壁機(jī)器人 領(lǐng)域 的研究開端。 爬壁 噴涂機(jī)器人的總體方案設(shè)計 在擬定方案的時候，經(jīng)過多方的考察檢閱資料，以集思廣益、 自由闡述的方式，討論了設(shè)計方案，經(jīng)過多方 的 比較，全方位 的 考慮，最終將所有方案的優(yōu)點結(jié)合在一起，確定了現(xiàn)在的 設(shè)計方案。真空吸附分為單吸盤和多吸盤吸附，單吸盤結(jié)構(gòu)簡單允許有一定的泄露，但是單吸盤會使系統(tǒng)穩(wěn)定性差，吸盤沒有冗余性，斷了電之后就沒有了吸附能力。 3）推力吸附。同時，考慮到 機(jī)器人 本 體質(zhì)量和尺寸等一系列 的 因素，可 以通過減小吸盤直徑、增加吸盤數(shù)量的 并 且使吸盤之間的 位置 布局合理，使吸盤不在同一直線上，一旦遇墻壁縫隙 時，能夠保證其中一定數(shù)量的真空吸盤可靠吸附，從而最終保證機(jī)器人在墻壁上的可靠行走 [3] 。 爬壁 噴涂機(jī)器人的噴涂裝置 為了滿足油漆噴涂節(jié)能環(huán)保的要求，現(xiàn)代油漆噴槍在性能以及噴槍結(jié)構(gòu)設(shè)計上 應(yīng) 滿足以下幾方面要求。由于縱向機(jī)構(gòu)放置在橫向機(jī)構(gòu) 上，所以在選擇噴涂路線時，應(yīng)先使其縱向直線移動， 再橫向直線移動， 只有 第二種噴涂路線 符合條件 。 爬壁 噴涂機(jī)器人的控制方案 由于高層建筑 爬壁噴涂機(jī)器人工作環(huán)境比較特殊 ， 對于控制系統(tǒng)不僅需要有很高的可靠性 ， 而且要有很強(qiáng)的 抗干擾能力 。 3 爬壁噴涂機(jī)器人的 主 體設(shè)計 機(jī)器人的本體結(jié)構(gòu)是指其機(jī)體 結(jié)構(gòu)和機(jī)械傳動系統(tǒng)，也是機(jī)器人的支撐基礎(chǔ)和執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一個機(jī)器人最 重要 的部分?？v向后氣缸推進(jìn)至其活塞桿最大行程處，見圖 5（ c）。而向左運動的原理和此相似。 真空吸盤 吸盤的吸力值理論上主要由吸盤與工件表面的接觸面積和吸盤內(nèi) 外壓差 所決定 ，但實際上工件表面狀態(tài) 對其影響比較大 ，工作表面狀態(tài)影響 了 負(fù)壓的泄漏 量 。目前市場上的真空吸盤采用的材料有 硅橡膠 、 氟橡膠 、丁腈橡膠、聚氨酯 等。這種方法的缺點是系統(tǒng)中仍存在較大的漏氣量，并且能源耗費較高； (b) 縮小吸盤的直徑或通徑。 吸盤的理論吸附力是吸盤內(nèi)的真空度與吸盤的有效 吸附面積的乘積。 4 爬壁 噴涂機(jī)器人的樓頂?shù)跹b系統(tǒng)的設(shè)計 高層建筑噴涂機(jī)器人的樓頂?shù)跹b系統(tǒng)了對機(jī)器人本體進(jìn)行安全保護(hù)外 ,還要擔(dān)負(fù)爬壁F 2F 5GFf 2F 7O德州學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院 20xx 屆 機(jī)械設(shè)計制造及其 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 17 噴涂機(jī)器人的起吊和下放的功能。 編碼器通過連軸件和滑輪緊密 的 連接 ， 編碼器的旋轉(zhuǎn)軸和滑輪 一起 同步運動 ，這樣能夠 保證編碼器的精確計數(shù) ，從而可以測量機(jī)器人本體的具體位置。爬壁噴涂機(jī)器人 工作時 ， 首先無線通信模塊接收到工作信號 ，將信號傳送給 PLC， PLC 編譯后 在 控制 變頻器， 變頻器根據(jù)控制信號的不同輸出頻率和方向 各 不同的 電流給卷揚機(jī)構(gòu)，通過控制和調(diào)節(jié)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)和速度來控制懸掛的噴涂 機(jī)器人 本體以 一定的速度上升 或 下降 。 無線通信系統(tǒng) 主要是負(fù)責(zé)地面的主控器與樓頂、 本體控制器之間的通信 。由于經(jīng)驗和學(xué)習(xí)能力有限本文中只是對無線通信系統(tǒng)進(jìn)行了簡單的描述。導(dǎo)師那種嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膶W(xué)風(fēng)、 淵博的專業(yè)知識、 誨人不倦的態(tài)度、學(xué)術(shù)上精益求精以及平易近人的 人格魅力 ，對學(xué)生將是永遠(yuǎn)的鞭策和從事工作的榜樣！在這里表示深深的感謝！ 感謝和我一起生活四年的室友，是你們讓我們的寢室 充滿快樂與溫馨，“君子和而不同”，我們正是如此！愿我們以后的人生都可以充實、多彩與快樂！感謝我的同學(xué)們，謝謝你們給予我的幫助！ 感謝父母對我的養(yǎng)育之恩，你們對我的養(yǎng)育我無言以報，你們永遠(yuǎn)健康快樂是我最大的心愿！ 還要感謝各位評委老師能在百忙之中評閱我的論文。通過本次 畢業(yè) 論文設(shè)計，不僅提高了我的自學(xué)能力，而且還讓我學(xué)會了如何在學(xué)術(shù)研究中搜集、整理 資料，遇到問題時該從哪入手， 這或許是我在大學(xué)期間獨立完成最大的一個項目了。具體所做研究如下： （ 1） 在研究國內(nèi)外爬壁機(jī)器人和噴涂機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了爬壁噴涂機(jī)器人的研究。 5 爬壁噴涂機(jī)器人的控制系統(tǒng) 設(shè)計 由于該高層建筑噴涂機(jī)器人屬于在高空作業(yè)，溫度濕度 等變化較大，工作環(huán)境差，所以，該機(jī)器人應(yīng)該采用可靠性高、抗干擾能力比較強(qiáng)的可編程序邏輯控制器 PLC 來進(jìn)行運動控制。 為了控制方便 本文設(shè)計了控制面板用以 進(jìn)行現(xiàn)場的 控制 ， 控制面板的按鈕與 PLC 輸入端子 連接 ，輸出端子則和 變頻器的控制端 相互連接。支撐車輪和車體支撐著整個系統(tǒng)，具有足夠的剛度，是整個吊裝系統(tǒng)的基礎(chǔ)，吊裝系統(tǒng)的其他部分都由他來支撐。 這些吸盤應(yīng)合理配置，以使吸附力作用點與被吸 附物的中心盡量靠近。其結(jié)構(gòu)如下所示 : 德州學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院 20xx 屆 機(jī)械設(shè)計制造及其 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 14 球關(guān)節(jié)吸盤唇邊圖 5 真空吸 盤簡圖 實現(xiàn)用真空吸盤吸附物體的目的需滿足兩個條件： (a) 要有一個密封的真空腔； (b) 要保證吸附過程中，真空腔內(nèi)的真空度始終能滿足要求。 我們 在使用真空吸盤的時候，總 是會希望與吸盤 貼合的那部分表面是平整光滑 的，這樣 將 有利于真空吸盤牢牢貼上物體 的 表面。波紋管式吸盤吸附的剛性好緩沖性能也較好，吸力比較強(qiáng)?，F(xiàn)如今 真空發(fā)生器 已經(jīng) 廣泛 的 應(yīng)用在工業(yè)自動化中機(jī)械，電子，印刷，塑料，包裝及機(jī)器人等領(lǐng) 域。 吸 盤 為 吸 附 狀 態(tài) 吸 盤 為 松 開 狀 態(tài)吸 盤 組活 塞 (a) 德州學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院 20xx 屆 機(jī)械設(shè)計制造及其 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 10 吸 盤 為 吸 附 狀 態(tài) 吸 盤 為 松 開 狀 態(tài)吸 盤 組活 塞 (b) 吸 盤 為 吸 附 狀 態(tài) 吸 盤 為 松 開 狀 態(tài)吸 盤 組活 塞 (c) 圖 5 機(jī)器人上下移動簡圖 2） 機(jī)器人的左右移動 該機(jī)器人的左右運動由橫向氣缸推動活塞桿所完成，可以假定該機(jī)器人所處狀態(tài)為滑德州學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院 20xx 屆 機(jī)械設(shè)計制造及其 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 11 動吸盤組位于機(jī)器人初始狀態(tài)。由于該爬行機(jī)構(gòu)重量較大本設(shè)計采用雙氣缸并列雙吸盤交替吸附式真空吸附結(jié)構(gòu)。操作工人則 通過 放置機(jī)器人本體和樓頂機(jī)構(gòu)上的 傳感器采集 到的經(jīng)過 處理 和規(guī)劃后的 系統(tǒng) 的 工作信息 來 實時掌握機(jī)器人的工作狀態(tài)，在機(jī)器人發(fā)生意外情況時 地面操作工人 可以及時 的向機(jī)器人 發(fā)出控制命令。對于直線排列的噴槍組， 不僅沒有涂層重疊問題，而且還 可以通過機(jī)器人本體的直線運動 很容易的 改變 涂 層重疊區(qū)域的大小。其機(jī)構(gòu)設(shè)計如下圖所示： 德州學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院 20xx 屆 機(jī)械設(shè)計制造及其 自動化專業(yè) 畢業(yè)論文（設(shè)計） 6 圖 1 爬壁噴涂機(jī)器人的本體機(jī)構(gòu) 該移動 機(jī)構(gòu)主要有