【文章內容簡介】 等；矩形吸盤組兩個正交方向的抗傾覆性能相差較大；三角吸盤組兩個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合。本文根據清洗機器人的實際作業(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)，因為進行壁面越障并承載的機器人，偶數(shù)足能產生有效的步態(tài)，運動更為靈活；而且機器人受載均衡，一定程度上增加了其負載能力?！　「鶕滦驮秸鲜礁呖涨鍧嵭l(wèi)士輕量化和承載能力的要求，機器人采用四足對稱布置形式（）： (C)連桿運動機構的設計根據前面論述，高空清潔衛(wèi)士采用簡單的四足連桿作為越障系統(tǒng)機構之一，因平行四桿機構在機械機構中具有獨特的優(yōu)點，運用廣泛。我們可采用雙平行四桿機構實現(xiàn)越障。在此機構中，AD為機架，AB/CD兩構件與機架相連稱為連桿架，BC為連桿. 平行四桿機構的主要特點有：（1）兩曲柄以相同的速度同向轉動；（2）連桿作平動。當主動曲柄AB以一定的速度轉動時，從動曲柄CD也以同樣的速度轉動，而連桿BC作平動，始終與機架AD保持平行狀態(tài)。由此可知，高空清潔衛(wèi)士的雙平行四桿機構（），在AD上建立機器人工作平臺，機器人工作運動平穩(wěn)可靠，而且運動的范圍較大。從而，大大提高了機器人的越障性能。（1） 吸附方式的選擇目前壁面機器人應用較多的附著方式有真空吸附、負壓吸附、旋翼吸附、磁力吸附、機械力抓持。近年來也有人利用納米技術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構材料，適用于壁面清洗機器人的附著方式主要有真空吸附、負壓吸附、磁力吸附、旋翼吸附和機械力抓持5種。a)真空吸附真空吸附技術是利用壓縮空氣，通過特殊的氣動裝置產生真空進行吸附的一種技術。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，在吸盤設計時，應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?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)負壓吸附負壓吸附技術也是利用真空原理進行吸附的，由于采用離心式或涵道式風機作為真空發(fā)生源，所能達到的真空度較低，通常在2kpa?15kpa之間，因此稱為負壓吸附。 目前負壓吸附技術還處于初始階段，根據所使用的風機種類不同，負壓吸附又分為低流負壓吸附和高流負壓吸附，前者的負壓發(fā)生器采用離心風機，負壓最高可達15kpa 以上，但風機的流量較低，對吸附腔的密封條件要求較高，泄漏對負壓的影響較大。c)旋翼吸附根據蜜蜂飛行懸停原理研制了螺旋槳推進輪式載體結構壁面移動機器人，它首次利用了空氣推進的原理產生壁面附著力，該機器人的推進螺旋槳軸線與壁面成45176。角，當螺旋槳旋轉時，產生的垂直于壁面的壓力和沿壁面的推進力，使機器人可以在壁面上運動。采用螺旋槳旋轉所產生的推動力將機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的墻面，降低了機器人對作業(yè)表面屬性的依賴程度。旋翼吸附具有吸附力一般較小，對壁面適應性強的特點；但旋翼會產生反向扭矩，需平衡；但由于振動、噪音大，技術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器人利用磁體產生吸附力，使機器人吸附在壁面上。該類機器人雖然結構簡單，且不受壁面凹凸或裂縫的限制；但是只適用于導磁性壁面，一定程度上受到應用環(huán)境的限制。當然，對于導磁性壁面，優(yōu)先選用磁力吸附式機器人。e)機械力抓持通過對人類攀巖過程的爬壁機理研究可知，即使足端無特殊的吸附裝置，合理的 利用環(huán)境特征也可實現(xiàn)壁面人體附著保持功能。對于高層建筑物壁面清冼作業(yè)而言，一般壁面結構均有窗框、導軌等結構，壁面上或壁面之間交錯的障礙，構成了對機器人運動的約束。綜上所述幾種壁面吸附方式，采用真空吸附可達到設計的要求。其中，以真空泵作為真空發(fā)生器的機器人可以實現(xiàn)小型、輕量化，無需附加供氣裝置。但要求壁面有一定的潤滑度。而采用噴射器作為真空發(fā)生器的機器人能效低、噪音大而且需要附加供氣裝置，但是可以達到高真空度，對壁面的適應性強。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）小吸盤吸附結構設計的要求 新型越障式高空清潔衛(wèi)士采用真空吸盤的吸附方式，在設計吸盤布置結構時，主要考慮了如下幾個方面的問題。第一就是要考慮吸附的安全性。設計需要吸盤在工作中穩(wěn)定吸附在工作表面上，有足夠的強度和剛度。第二要考慮吸附結構的適應性，機器人在壁面行走和越障過程中，吸盤要能適應一定變化的墻壁結構（凹凸、裂縫）。第三要求吸附機構有一定的承載能力，保證吸附的穩(wěn)定性。第四是要考慮總體設計的輕量化，在設計吸盤的過程中，不僅要保證吸附的有效性，還要減少整體的重量。結合以上四點，我們采用內半鉸接的方式，每個吸盤單獨連接FESTO角度補償器ESWA系列（），具有177。15176。的擺動角度，可以更好的適應壁面。型號D1D2L1L2ESWA315234ESWA420M6x16ESWA52810對于壁面有凹凸、裂縫的結構我們采用多唇邊式真空吸盤。多唇邊式真空吸盤的特點有：第一，由于多唇邊的存在,各唇邊之間可形成獨立的密封范圍，其中，某一個密封范圍發(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構，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也降 低了生產成本；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。 驅動機構通常包括驅動器、減速及傳遞機構。常用于機器人的驅動器有液壓、氣壓和電動驅動器等3種。其中各種驅動方式優(yōu)缺點如下：類型/優(yōu)缺點優(yōu)點缺點氣壓驅動器成本低廉，工作效率高，可靠性好，維修管理容易，無污染，不會失火，可在髙溫、粉塵等惡劣環(huán)境中工作。難于準確控制速度和位置，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伺服驅動系統(tǒng)，方能達到高的位姿重復精度，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載機器人或末端執(zhí)行器。液壓驅動器運動軌跡重復性高，具有很好的可靠性和穩(wěn)定性，力矩 /體積比值較高，剛度大，阻轉能力強，驅動器機構簡單且價格便宜。需液壓動力源設備，內部漏油容易污染機器人及場地，油溫影響驅動特性，液壓 系統(tǒng)噪音大，管理、維修技術要求髙，一次性投資較髙等。目前液壓執(zhí)行機構主 要用于大型機器人的驅動。電動驅動器便于控制，能實現(xiàn)快速精確的位置和速度控制，信號處理方便，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器人。綜上比較，新型越障式高空清潔衛(wèi)士硬件驅動方式選擇電動驅動。電動驅動現(xiàn)有適合小型機器人控制的主要電機包括：步進電機和伺服電機。其中，步進電機沒有編碼器回饋，但每個信號都有運動一個固定的角度。設計程序的時候要算好每個動作實現(xiàn)的脈沖數(shù)，而且可靠性差，如果大負載驅動丟步，但系統(tǒng)便宜。伺服電機有編碼器，對運動的角度有回饋，較為精準。設計程序時以編碼器回饋為最高優(yōu)先級，不會對位置出錯，缺點是價格昂貴，需要專門的設備驅動。因為壁面機器人對可靠性、精準性要求較高，我們選用伺服電機?！　?1)新型越障式高空清潔衛(wèi)士設計技術要求 本課題的研宄目標是為城市玻璃外墻等建筑的清洗提供可以代替人工進行連續(xù)作業(yè)的專用越障式爬壁機器人，首要目標是機器人爬行可靠、移動靈活、控制簡單，同時在玻璃接縫處能實現(xiàn)自動越障的功能；在此基礎上，進一步使系統(tǒng)輕量、小型化，操作方便，并且具有較高的爬壁越障能力。根據爬壁越障機器人作業(yè)情況，設計的機器人需滿足以下技術要求：移動速度:10?15m/min越障高度:60mm本體重量:23kg負載能力:1kg左右作業(yè)高度:0—100m作業(yè)功能：可進行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)士總體結構設計（a）行走機構設計結構：履帶式行走機構+張緊機構()特點：履帶式行走機構承載設備的大部分載荷；履帶采用張緊裝置，實現(xiàn)行走過程中對摩擦力的要求，防止清潔過程中打滑。（b）越障系統(tǒng)設計結構：雙平行四桿機構+滾珠絲桿結構+足節(jié)式升降機構+多唇邊式真空吸盤（）特點：機器人壁面適應性強，越障越障高度和寬度大。第三章 基于Unigraphics NX的三維建模技術 引言 隨著社會的發(fā)展和技術的進步，制造業(yè)信息化已成為全球制造業(yè)發(fā)展的大趨勢，信息技術的發(fā)展不僅打造了新興的電子信息產品制造業(yè)，而且通過滲透和輻射，已經使機械等傳統(tǒng)制造業(yè)發(fā)生了深刻的變化。CAD/CAM/CAE技術得到了廣泛的發(fā)展，從根本上改變了傳統(tǒng)的設計、生產、組織模式，對推動現(xiàn)有企業(yè)的技術改造，帶動整個產業(yè)結構的變革，發(fā)展新興技術，促進經濟增長都具有十分重要的意義。