【正文】 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 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。 作者簽名： 日 期： 29 學(xué)位論文原創(chuàng) 性聲明 本人鄭重聲明：所呈交的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨(dú)立進(jìn)行研究所取得的研究成果。 Automation Magazin , 2021, 13:1622 [7] Love , Jason Gu, Max Wall Climbing Robot for Oil Tank Inspection[C]. International Conference on Robotics and , [8] 楊宏 ,劭浩 .劉淑良 .王炎 .壁面清洗機(jī)器人控制系統(tǒng)的研制 [J].機(jī)器人 (4):710 [9] 日本機(jī)器人學(xué)會編著 .宗光華等譯 .機(jī)器人技術(shù)手冊 [M].科學(xué)出版社 .2021 [10] 張秀麗 ,鄭浩峻 .陳懇 ,等 .機(jī)器人仿生學(xué)研究綜述 [J].機(jī)器人 .2021,24(2):185192 [11] 吉愛紅 .戴振東 .周來水 .仿生機(jī)器人的研究進(jìn)展 [J].機(jī)器人 .2021,27(3):280285 [12] 許宏巖 .付宜利 .王樹國 .等 .仿 生機(jī)器人的研究 [J].機(jī)器人 .2021,26(3):276288 [13] 王俊玲 .磁性爬壁噴涂機(jī)器人 [J].機(jī)電產(chǎn)品市場 .2021.(1 /2):27 [14] 肖立 .佟仕忠 .丁啟敏 ,吳俊生 .爬壁機(jī)器人的現(xiàn)狀與發(fā)展 [J].自動化博覽 .2021,22(1):7679 [15] 劉世平 ,李喜秋 ,趙軼 .基于 Pro/Engineer的三維設(shè)計(jì)與制造 [M].華中科技大學(xué)出版社 ,2021 [16] 周延武 ,宗光華 . [J].機(jī)器人 (1):611. 27 附錄 28 畢業(yè)設(shè)計(jì)（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(jì)（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。我從老師身上學(xué)到了很多解決問題的經(jīng)驗(yàn)和學(xué)習(xí)方法，這些學(xué)到的東西在畢業(yè)論文上給予了我許多的幫助，在此，我向我的導(dǎo)師劉麗明老師表示崇高的敬意和真摯的謝意！ 在論文撰寫過程中，寢室的各位同學(xué)們在生活上給予的幫助， 是他們給大家 創(chuàng)造一個安靜地環(huán)境。指導(dǎo)老師治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)、 為人誠懇、學(xué)識淵博，為我提供了一種良好的精神氣氛。對于文中復(fù)合吸附方式的研究，下一步的研究重點(diǎn)應(yīng)在改進(jìn)真空腔內(nèi)流場控制方面，例如改進(jìn)吸盤負(fù)壓腔形狀 、改進(jìn)螺旋槳槳葉外形以及排列方式等從而在降低功耗、提高效率和減少噪音方有所提高。吸盤與壁面之間有一個相對較大的間隙，這提升了機(jī)器人的越障能力使機(jī)器人對復(fù)雜的玻璃慕表面具有更強(qiáng)的適應(yīng)性。本文核心就是玻璃清潔機(jī)器人吸附機(jī)構(gòu)方面展開了闡述論證，主要研究工作和結(jié)論如下 : 1） 玻璃清潔機(jī)器人因?yàn)槠渌邆涞奶厥舛謱?shí)用的功能，所以在眾多壁面移動機(jī)器人格外的受人關(guān)注。 24 結(jié)束語 機(jī)器人的研發(fā)結(jié)合了機(jī)械、電子、控制、人工智能計(jì)算機(jī)等多學(xué)科領(lǐng)域的知識，代表著當(dāng)今研究的前沿學(xué)科，在某種程度上代表著一個國家的科研實(shí)力。另有一萬向輪從動，與兩個驅(qū)動輪一起支撐殼體，保持吸盤與壁面之間的間隙。所以，適當(dāng)選擇吸附力與重量之比就要依據(jù)吸盤的大小決定，這在具體設(shè)計(jì)中是很必要的。而當(dāng)間隙取 25mm 時，系統(tǒng)獲得了最大的吸附力 ，這時的負(fù)壓和推力兩者作用得到了較好的匹配。 仿真驗(yàn)證 由于軸流電機(jī)第二章確定使用 YWF2S250 型，所以可以應(yīng)用 FLUENT 對轉(zhuǎn)速確定下不同吸盤與壁面間隙以及不同吸盤直徑條件下，吸附裝置產(chǎn)生的吸附力效果進(jìn)行了仿真計(jì)算。合并后 如圖 。 GAMBIT 幾何造型建模圖 GAMBIT 采用模塊化建立的模型，建立如下圖 所示真空腔體的模型。 18 第四章 模型建設(shè)與仿真驗(yàn)證 GAMBIT 是 一款可以 幫助 工程人員 建立并網(wǎng)格化計(jì)算流體力學(xué)（ CFD）模型和其它科學(xué)應(yīng)用而設(shè)計(jì)的一個軟件包。過大的吸附力反而會 增大機(jī)器人與玻璃表面的摩擦力，阻礙 機(jī)器人在 玻璃表面 的移動 作業(yè) 。 另一個問題是負(fù)壓腔外殼的半徑。盡管狀態(tài) (c) 能夠產(chǎn)生最大的推力作用，但它不能達(dá)到最佳的吸附效果。盡管與圖中 (b) (c)狀態(tài)相比 (a) 狀態(tài)可以獲得最大的負(fù)壓，但由于工作原理的不同，但它無法達(dá)到真空泵或離心風(fēng)機(jī)能實(shí)現(xiàn)的負(fù)壓。最佳工作方式需要考慮到的因素很多，如吸附腔外殼的形狀和尺寸、吸盤與墻面間隙的高度、腔內(nèi)流場等等。此方法帶來的優(yōu)點(diǎn)是由于此方法空氣流量很大，于是吸盤在一定能范圍內(nèi)對流量變化不敏感，這意味著機(jī)器人吸盤和墻面之間可以有一個相對交大的間隙，從而提升機(jī)器人的越障能力。調(diào)整外殼的角度，可以使得外殼受到氣壓的合力指向來流方向。我們也可以通過提高槳葉角速度來獲得更大的推力，但是同時阻力轉(zhuǎn)矩也會因此增大，這就需要驅(qū)動槳葉的電機(jī)消耗更大的功率。它表明，螺旋槳轉(zhuǎn)速越高，其產(chǎn)生的推力就會越大。下標(biāo)“ 1”和“ 2”分別表示葉柵 (AB， A1B2 ) 氣體入口處和出口處的各個參數(shù)，下標(biāo)“ a”表示向量沿葉片轉(zhuǎn)軸方向的分量， w 向量是氣體相對葉片的速度， u 向量 是葉片的速度 ,c 向量是氣體的絕對速度， x 向量是氣體的圓周速度。葉片表面的彎曲度使得一側(cè)表面的空氣流速更快從而動壓更大，由于總壓不變這一側(cè)表面的靜壓就小了。由于翼面上下線性長度不同但同時到達(dá)后緣的關(guān)系，所以翼面上下氣流速度則不同。由于復(fù)合吸附方式中的推力沒有得到最高效的利用，我們更需要盡可能尋求增大推力值的途徑。 12 吸附方式的實(shí)現(xiàn) 風(fēng)機(jī)推力 與其他利用反推作用力的壁面移動機(jī)器人類似，本文的吸附方式壁面機(jī)器人同樣是利用螺旋槳的推力將機(jī)器人緊壓向壁面。在本文中玻璃清潔機(jī)器人的負(fù)壓及反推力產(chǎn)生裝置需要流量大，但對全壓要求不高，故采用軸流風(fēng)機(jī)。 軸流式通風(fēng)機(jī)的特點(diǎn)是比轉(zhuǎn)數(shù)高 (通常在 ns=~90) ，全壓低，風(fēng)機(jī)內(nèi)氣體流量大，被應(yīng)用于流量大而風(fēng)壓要求不高的場合。當(dāng)壁面與吸盤之間存在間隙時，隨著吸盤與壁面間隙的擴(kuò)大，吸盤內(nèi)負(fù)壓將會急劇下降。 目前使用的通風(fēng)機(jī)按氣流的運(yùn)動方向大致有三類，即為離心式、軸流式和混流式。 10 小結(jié) 玻璃清潔機(jī)器人 的 總體設(shè)計(jì)按照模塊化的設(shè)計(jì) 理念，從而在結(jié)構(gòu)上追求簡潔，方便清洗機(jī)器人是拆卸與組裝。行走機(jī)構(gòu)個零件也可采用耐沖擊硬膠 耐沖擊性聚苯乙烯制作，行走輪則采用密度小的泡沫橡膠制作。首先沖洗玻璃表面，然后小型電機(jī)通過帶傳動，帶動粘有 高密度聚乙烯 條的輥筒滾動清潔玻璃表面。 （ a）自鎖絞桿連接 （ b）自鎖絞桿在自絞鎖固定板內(nèi)部 圖 自鎖絞桿示意圖 8 圖 自鎖絞桿和自絞鎖固定板裝配 由于軸流電機(jī)市場上有行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，所以根據(jù)實(shí)際需求選擇 YWF2S250 型軸流電機(jī)。 在機(jī)器人自鎖絞桿和自絞鎖固定板的設(shè)計(jì)中，借鑒了古老而又科學(xué)的設(shè)計(jì)方法。 自鎖絞桿和自絞鎖固定板裝配在一起，作為軸流風(fēng)機(jī)與機(jī)器人腔體的連接裝置，不僅要求自鎖絞桿和自絞鎖固定板自身連接穩(wěn)固，而在部件制作的材料的選擇上要求 剛性大，蠕變小，機(jī)械強(qiáng)度高 。 （ a） 預(yù)留的鎖卡鍵 （ b）預(yù)留的鍵槽 圖 鎖卡鍵與鍵槽示意圖 圖 機(jī)器人腔體與安全防護(hù)罩結(jié)合 機(jī)器人的腔體將采用在 工程塑料 制作。 6 第二章 玻璃清潔機(jī)器人總體 規(guī)劃 吸附機(jī)構(gòu) 玻璃清潔機(jī)器人的吸附機(jī)構(gòu)由機(jī)器人腔體、自 鎖絞桿、自絞鎖固定板、橡膠墊片、軸流風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)槳葉，上安全防護(hù)罩和下安全防護(hù)罩組成。 所以 ，壁面移動機(jī)器人的小型化和微型化是 機(jī)器人 未來發(fā) 展 的 一個非常重5 要的趨勢。 仿生微型機(jī)器人能夠利用其體型小的優(yōu)點(diǎn)，可以用于特殊環(huán)境檢測作業(yè)。 盡管當(dāng)前 采用仿生技術(shù)的吸附裝置吸附能力還比較差，但隨著 MEMS 加工技術(shù)（微型加工技術(shù)）、 3D打印技術(shù)以及新材料技術(shù)的發(fā)展，相信吸附性能將會有 顯著的 提升 [10][11]。圖 為實(shí)物圖 。 在吸附原理上 它借鑒直升機(jī)原理， 使用 螺旋槳產(chǎn)生的高速氣流 推動 機(jī)器人 在墻壁表面移動的同時貼合墻壁表面。由于它是專為建筑物外表面瓷磚壁面的清洗而設(shè)計(jì)制造的 ,所以目前已有成品并投入生產(chǎn)應(yīng)用。圖 為加拿大戴爾豪斯大學(xué)和香港中文大學(xué)研制的壁面移動機(jī)器人 [6]，它 的吸附裝置使用永磁體吸附履帶。 對壁面的平整程度 都 沒有 要求 ， 不僅機(jī)器人的有效載荷 遠(yuǎn)勝于真空吸附和推力吸附，而且在作業(yè)過程中 不存在真空漏氣的問題， 但要求機(jī)器人工作時 所 吸附的壁面必須是導(dǎo)磁材料， 這一點(diǎn) 使 得采用 磁吸附 作為吸附方式的 機(jī)器人的應(yīng)用環(huán)境收到嚴(yán)重地限制； 真空吸附 按吸盤個數(shù) 又分為單吸盤和多吸盤兩種，真空吸附雖然不受壁面材料限制但對吸盤的密封性能 卻 要求較高， 在附著 面不平 整 時吸盤容易漏氣， 使 密封性能下降從而 造成 吸附力下降， 使得 機(jī)器人的 實(shí)際 承載能力降低；推力吸附方式整合了前兩者的優(yōu)點(diǎn)，有一定的吸附力而且對壁面的平整程度沒有要求，但是 由于 要求風(fēng)機(jī)排風(fēng)量很大 所以整體重量會很重 。就是優(yōu)化吸附和移動的關(guān)系，既 要求 吸附裝置的研究設(shè)計(jì) 方案 在保證玻璃清潔機(jī)器人吸附裝置 為機(jī)器人 提 供足夠