【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 等；矩形吸盤組兩個(gè)正交方向的抗傾覆性能相差較大；三角吸盤組兩個(gè)相反方向的抗傾覆能力相差很大,適合于一邊受壓一邊受拉的場(chǎng)合。本文根據(jù)清洗機(jī)器人的實(shí)際作業(yè)情況，()。（a）直線布置 （b）環(huán)形布置 （c）矩形布置 （d）三角形布置（B）腿的數(shù)量及其配置現(xiàn)有的越障機(jī)器人的足數(shù)分別為一足、二足、三足、四足、六足、八足甚至更多（）。其中偶數(shù)足占絕大多數(shù)，因?yàn)檫M(jìn)行壁面越障并承載的機(jī)器人，偶數(shù)足能產(chǎn)生有效的步態(tài)，運(yùn)動(dòng)更為靈活；而且機(jī)器人受載均衡，一定程度上增加了其負(fù)載能力。　　根據(jù)新型越障式高空清潔衛(wèi)士輕量化和承載能力的要求，機(jī)器人采用四足對(duì)稱布置形式（）： (C)連桿運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)根據(jù)前面論述，高空清潔衛(wèi)士采用簡(jiǎn)單的四足連桿作為越障系統(tǒng)機(jī)構(gòu)之一，因平行四桿機(jī)構(gòu)在機(jī)械機(jī)構(gòu)中具有獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)，運(yùn)用廣泛。我們可采用雙平行四桿機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)越障。在此機(jī)構(gòu)中，AD為機(jī)架，AB/CD兩構(gòu)件與機(jī)架相連稱為連桿架，BC為連桿. 平行四桿機(jī)構(gòu)的主要特點(diǎn)有：（1）兩曲柄以相同的速度同向轉(zhuǎn)動(dòng)；（2）連桿作平動(dòng)。當(dāng)主動(dòng)曲柄AB以一定的速度轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，從動(dòng)曲柄CD也以同樣的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，而連桿BC作平動(dòng)，始終與機(jī)架AD保持平行狀態(tài)。由此可知，高空清潔衛(wèi)士的雙平行四桿機(jī)構(gòu)（），在AD上建立機(jī)器人工作平臺(tái)，機(jī)器人工作運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)可靠，而且運(yùn)動(dòng)的范圍較大。從而，大大提高了機(jī)器人的越障性能。（1） 吸附方式的選擇目前壁面機(jī)器人應(yīng)用較多的附著方式有真空吸附、負(fù)壓吸附、旋翼吸附、磁力吸附、機(jī)械力抓持。近年來也有人利用納米技術(shù)研制出基于范德華力的仿生壁虎腳掌，但處于起步階段。由于建筑壁面通常采用非金屬的致密結(jié)構(gòu)材料，適用于壁面清洗機(jī)器人的附著方式主要有真空吸附、負(fù)壓吸附、磁力吸附、旋翼吸附和機(jī)械力抓持5種。a)真空吸附真空吸附技術(shù)是利用壓縮空氣，通過特殊的氣動(dòng)裝置產(chǎn)生真空進(jìn)行吸附的一種技術(shù)。通常吸盤可以承受軸向力（包括拉力和壓力)、切向力以及兩者的組合力。軸向拉力將大幅削弱吸盤的切向承載能力，軸向壓力則可以提高吸盤切向承載能力。所以，應(yīng)避免拉一切組合，盡量采取壓一切組合。另外，吸盤承受傾覆力矩的能力很差；因而，在吸盤設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免吸盤受傾覆力矩，通過合理布置吸盤的位置和選擇適當(dāng)?shù)奈P組件可以大大減少甚至消除吸盤所受的傾覆力矩。b)負(fù)壓吸附負(fù)壓吸附技術(shù)也是利用真空原理進(jìn)行吸附的，由于采用離心式或涵道式風(fēng)機(jī)作為真空發(fā)生源，所能達(dá)到的真空度較低，通常在2kpa?15kpa之間，因此稱為負(fù)壓吸附。 目前負(fù)壓吸附技術(shù)還處于初始階段，根據(jù)所使用的風(fēng)機(jī)種類不同，負(fù)壓吸附又分為低流負(fù)壓吸附和高流負(fù)壓吸附，前者的負(fù)壓發(fā)生器采用離心風(fēng)機(jī)，負(fù)壓最高可達(dá)15kpa 以上，但風(fēng)機(jī)的流量較低，對(duì)吸附腔的密封條件要求較高，泄漏對(duì)負(fù)壓的影響較大。c)旋翼吸附根據(jù)蜜蜂飛行懸停原理研制了螺旋槳推進(jìn)輪式載體結(jié)構(gòu)壁面移動(dòng)機(jī)器人，它首次利用了空氣推進(jìn)的原理產(chǎn)生壁面附著力，該機(jī)器人的推進(jìn)螺旋槳軸線與壁面成45176。角，當(dāng)螺旋槳旋轉(zhuǎn)時(shí)，產(chǎn)生的垂直于壁面的壓力和沿壁面的推進(jìn)力，使機(jī)器人可以在壁面上運(yùn)動(dòng)。采用螺旋槳旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的推動(dòng)力將機(jī)器人緊貼在壁面表面上的思路新穎，此方式可以適合任何介質(zhì)的墻面，降低了機(jī)器人對(duì)作業(yè)表面屬性的依賴程度。旋翼吸附具有吸附力一般較小，對(duì)壁面適應(yīng)性強(qiáng)的特點(diǎn)；但旋翼會(huì)產(chǎn)生反向扭矩，需平衡；但由于振動(dòng)、噪音大，技術(shù)的安全性及可靠性仍有待提高。d)磁力吸附磁力吸附壁面攀爬機(jī)器人利用磁體產(chǎn)生吸附力，使機(jī)器人吸附在壁面上。該類機(jī)器人雖然結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且不受壁面凹凸或裂縫的限制；但是只適用于導(dǎo)磁性壁面，一定程度上受到應(yīng)用環(huán)境的限制。當(dāng)然，對(duì)于導(dǎo)磁性壁面，優(yōu)先選用磁力吸附式機(jī)器人。e)機(jī)械力抓持通過對(duì)人類攀巖過程的爬壁機(jī)理研究可知，即使足端無特殊的吸附裝置，合理的 利用環(huán)境特征也可實(shí)現(xiàn)壁面人體附著保持功能。對(duì)于高層建筑物壁面清冼作業(yè)而言，一般壁面結(jié)構(gòu)均有窗框、導(dǎo)軌等結(jié)構(gòu)，壁面上或壁面之間交錯(cuò)的障礙，構(gòu)成了對(duì)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的約束。綜上所述幾種壁面吸附方式，采用真空吸附可達(dá)到設(shè)計(jì)的要求。其中，以真空泵作為真空發(fā)生器的機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)小型、輕量化，無需附加供氣裝置。但要求壁面有一定的潤(rùn)滑度。而采用噴射器作為真空發(fā)生器的機(jī)器人能效低、噪音大而且需要附加供氣裝置，但是可以達(dá)到高真空度，對(duì)壁面的適應(yīng)性強(qiáng)。因而新型越障式高空清潔衛(wèi)士采用噴射器作為真空發(fā)生器的真空吸附方式。（2）小吸盤吸附結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的要求 新型越障式高空清潔衛(wèi)士采用真空吸盤的吸附方式，在設(shè)計(jì)吸盤布置結(jié)構(gòu)時(shí)，主要考慮了如下幾個(gè)方面的問題。第一就是要考慮吸附的安全性。設(shè)計(jì)需要吸盤在工作中穩(wěn)定吸附在工作表面上，有足夠的強(qiáng)度和剛度。第二要考慮吸附結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性，機(jī)器人在壁面行走和越障過程中，吸盤要能適應(yīng)一定變化的墻壁結(jié)構(gòu)（凹凸、裂縫）。第三要求吸附機(jī)構(gòu)有一定的承載能力，保證吸附的穩(wěn)定性。第四是要考慮總體設(shè)計(jì)的輕量化，在設(shè)計(jì)吸盤的過程中，不僅要保證吸附的有效性，還要減少整體的重量。結(jié)合以上四點(diǎn)，我們采用內(nèi)半鉸接的方式，每個(gè)吸盤單獨(dú)連接FESTO角度補(bǔ)償器ESWA系列（），具有177。15176。的擺動(dòng)角度，可以更好的適應(yīng)壁面。型號(hào)D1D2L1L2ESWA315234ESWA420M6x16ESWA52810對(duì)于壁面有凹凸、裂縫的結(jié)構(gòu)我們采用多唇邊式真空吸盤。多唇邊式真空吸盤的特點(diǎn)有：第一，由于多唇邊的存在,各唇邊之間可形成獨(dú)立的密封范圍，其中，某一個(gè)密封范圍發(fā)生泄漏并不影響其余范圍的吸附效果。另外，柔軟的橡膠材料使唇邊可根據(jù)工件 表面缺陷而變化，使其形狀與工件表面完成良好的貼合，達(dá)到了較好的密封效果；第二，吸盤體和唇形密封體采用兩分式結(jié)構(gòu)，吸盤體采用普通的工業(yè)橡膠,唇邊體采用具有耐磨性好、抗撕裂性能高的聚氨酯橡膠，在提高了吸盤壽命的同時(shí)也降 低了生產(chǎn)成本；第三、由于多唇邊的存在，增大了吸附面積,從而提高了吸盤的吸附力。 驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通常包括驅(qū)動(dòng)器、減速及傳遞機(jī)構(gòu)。常用于機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)器有液壓、氣壓和電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器等3種。其中各種驅(qū)動(dòng)方式優(yōu)缺點(diǎn)如下：類型/優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)氣壓驅(qū)動(dòng)器成本低廉，工作效率高，可靠性好，維修管理容易，無污染，不會(huì)失火，可在髙溫、粉塵等惡劣環(huán)境中工作。難于準(zhǔn)確控制速度和位置，需依靠氣缸端部的緩沖裝置及緊靠缸蓋定位或者采用氣動(dòng)伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，方能達(dá)到高的位姿重復(fù)精度，出力小，有噪聲，易銹蝕等。一般用于控制要求不高、出力要求不大的輕負(fù)載機(jī)器人或末端執(zhí)行器。液壓驅(qū)動(dòng)器運(yùn)動(dòng)軌跡重復(fù)性高，具有很好的可靠性和穩(wěn)定性，力矩 /體積比值較高，剛度大，阻轉(zhuǎn)能力強(qiáng)，驅(qū)動(dòng)器機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單且價(jià)格便宜。需液壓動(dòng)力源設(shè)備，內(nèi)部漏油容易污染機(jī)器人及場(chǎng)地，油溫影響驅(qū)動(dòng)特性，液壓 系統(tǒng)噪音大，管理、維修技術(shù)要求髙，一次性投資較髙等。目前液壓執(zhí)行機(jī)構(gòu)主 要用于大型機(jī)器人的驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)器便于控制，能實(shí)現(xiàn)快速精確的位置和速度控制，信號(hào)處理方便，比較清潔。力矩/重量比值較低,為得到低速大力矩，需使用減速器。一般用于小型普及型機(jī)器人。綜上比較，新型越障式高空清潔衛(wèi)士硬件驅(qū)動(dòng)方式選擇電動(dòng)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)驅(qū)動(dòng)現(xiàn)有適合小型機(jī)器人控制的主要電機(jī)包括：步進(jìn)電機(jī)和伺服電機(jī)。其中，步進(jìn)電機(jī)沒有編碼器回饋，但每個(gè)信號(hào)都有運(yùn)動(dòng)一個(gè)固定的角度。設(shè)計(jì)程序的時(shí)候要算好每個(gè)動(dòng)作實(shí)現(xiàn)的脈沖數(shù)，而且可靠性差，如果大負(fù)載驅(qū)動(dòng)丟步，但系統(tǒng)便宜。伺服電機(jī)有編碼器，對(duì)運(yùn)動(dòng)的角度有回饋，較為精準(zhǔn)。設(shè)計(jì)程序時(shí)以編碼器回饋為最高優(yōu)先級(jí)，不會(huì)對(duì)位置出錯(cuò)，缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴，需要專門的設(shè)備驅(qū)動(dòng)。因?yàn)楸诿鏅C(jī)器人對(duì)可靠性、精準(zhǔn)性要求較高，我們選用伺服電機(jī)?！　?1)新型越障式高空清潔衛(wèi)士設(shè)計(jì)技術(shù)要求 本課題的研宄目標(biāo)是為城市玻璃外墻等建筑的清洗提供可以代替人工進(jìn)行連續(xù)作業(yè)的專用越障式爬壁機(jī)器人，首要目標(biāo)是機(jī)器人爬行可靠、移動(dòng)靈活、控制簡(jiǎn)單，同時(shí)在玻璃接縫處能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)越障的功能；在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步使系統(tǒng)輕量、小型化，操作方便，并且具有較高的爬壁越障能力。根據(jù)爬壁越障機(jī)器人作業(yè)情況，設(shè)計(jì)的機(jī)器人需滿足以下技術(shù)要求：移動(dòng)速度:10?15m/min越障高度:60mm本體重量:23kg負(fù)載能力:1kg左右作業(yè)高度:0—100m作業(yè)功能：可進(jìn)行8mm以上厚度的玻璃幕墻的作業(yè)(2) 新型越障式高空清潔衛(wèi)士總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（a）行走機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)：履帶式行走機(jī)構(gòu)+張緊機(jī)構(gòu)()特點(diǎn)：履帶式行走機(jī)構(gòu)承載設(shè)備的大部分載荷；履帶采用張緊裝置，實(shí)現(xiàn)行走過程中對(duì)摩擦力的要求，防止清潔過程中打滑。（b）越障系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)：雙平行四桿機(jī)構(gòu)+滾珠絲桿結(jié)構(gòu)+足節(jié)式升降機(jī)構(gòu)+多唇邊式真空吸盤（）特點(diǎn)：機(jī)器人壁面適應(yīng)性強(qiáng)，越障越障高度和寬度大。第三章 基于Unigraphics NX的三維建模技術(shù) 引言 隨著社會(huì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，制造業(yè)信息化已成為全球制造業(yè)發(fā)展的大趨勢(shì)，信息技術(shù)的發(fā)展不僅打造了新興的電子信息產(chǎn)品制造業(yè)，而且通過滲透和輻射，已經(jīng)使機(jī)械等傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)生了深刻的變化。CAD/CAM/CAE技術(shù)得到了廣泛的發(fā)展，從根本上改變了傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、組織模式，對(duì)推動(dòng)現(xiàn)有企業(yè)的技術(shù)改造，帶動(dòng)整個(gè)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)的變革，發(fā)展新興技術(shù)，促進(jìn)經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)都具有十分重要的意義。