【正文】 } else { digitalWrite(BIN1,HIGH)。 } else { digitalWrite(AIN1,HIGH)。//具體語(yǔ)句實(shí)現(xiàn) break。 } break。 case 0x03: setMotor(100,100)。 case 0x00: setMotor(0,0)。 //清緩沖區(qū) } } if(cmdData[0]==0xFF amp。 cmdData[4] = 0xFF。 n = 1。 //讀取來(lái)自串口的數(shù)據(jù) if(tmpData == 0xFF amp。 pinMode(BIN1,OUTPUT)。 delay(200)。void initServo() { (11)。 //BIN2int cmdData[4]。附件二：重要零部件工程圖附錄三：部分控制代碼展示//電機(jī)驅(qū)動(dòng)數(shù)字引腳int AIN1 = 6。a)選定齒輪類(lèi)型、精度等級(jí)、材料齒輪類(lèi)型選擇：無(wú)特別要求的情況下，優(yōu)先選擇直齒圓柱齒輪；精度等級(jí)選擇：查P210表108，減速器屬于通用減速器，推薦精度等級(jí)為6~8級(jí)，類(lèi)比選擇精度等級(jí)為8級(jí)（算比較高的）；材料選擇：查P189表101，選擇小齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為240HBS；大齒輪材料為45鋼，調(diào)質(zhì)處理，硬度為240HBS；b)屬于軟齒面，按齒面接觸疲勞強(qiáng)度設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)公式為： 1）、確定公式中的各個(gè)參數(shù)值和系數(shù)（1）、試選載荷系數(shù)Kt= （2）、小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩為：（3）、查P205表107得齒寬系數(shù)φd=（4）、查P201表106得彈性影響系數(shù)ZE=（Mpa189。 故只需在電機(jī)額定轉(zhuǎn)速時(shí)，經(jīng)減速箱減速輸出的鏈輪轉(zhuǎn)速為nLmin= r/min，電機(jī)在整個(gè)需求速度范圍內(nèi)都是恒功率變速。鏈輪的最小轉(zhuǎn)速：nLmin=Vmin/（*D）=180/(6*)= r/min。2）機(jī)器人移動(dòng)的最小速度 m/min。c)在天花板運(yùn)動(dòng)當(dāng)母機(jī)或子機(jī)運(yùn)動(dòng)時(shí)，水平方向需要滿足：F≥F1，即F≥[P(A+A0)P0A]u豎直方向需滿足：[P(A+A0)P0A] ≥GP0≥[PA+A0u F]/(Au)P0≤[G P(A+A0)]/A當(dāng)在天花板運(yùn)動(dòng)時(shí)，同樣可通過(guò)控制系統(tǒng)來(lái)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)功能。當(dāng)母機(jī)與子機(jī)運(yùn)動(dòng)至即將翻轉(zhuǎn)結(jié)束時(shí)，如下圖所示，子機(jī)此時(shí)不工作，通過(guò)大變形柔性鉸鏈并逐漸翻轉(zhuǎn)至天花板，母機(jī)此時(shí)工作并貼緊整個(gè)壁面運(yùn)動(dòng)，整個(gè)系統(tǒng)的動(dòng)力源來(lái)自于母機(jī)，此時(shí)水平方向需要滿足：F≥F1，即F≥[P(A+A0)P0A]u豎直方向需滿足：[P(A+A0)P0A] ≥(G+G1)P0≥[PA+A0u F]/(Au)P0≤[G+G1 P(A+A0)]/A圖8由受力分析可知，此時(shí)機(jī)器人系統(tǒng)受到的傾覆力矩最大,并且底盤(pán)如下圖9左裝配于底部時(shí)是最危險(xiǎn)的。a)在豎直壁面運(yùn)動(dòng)如下圖7左所示，1為壁面，2為吸盤(pán)，二者之間構(gòu)成真空室。真空度可達(dá)50kpa,可抽氣至半個(gè)真空度，此時(shí)最大吸附力為：F= P(A+A0)P0AA0=，A=，所以F=而在實(shí)際工作過(guò)程中，由于壁面粗糙度的不同及考慮壁縫存在時(shí)，安全系數(shù)n=2,，；由此可知此種設(shè)計(jì)的大變形柔性鉸鏈?zhǔn)峭耆瞎δ苄枰?。由吸盤(pán)結(jié)構(gòu)可知，在機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，輔助吸盤(pán)起密封保護(hù)作用，而三個(gè)主吸盤(pán)決定吸附力的大小，因此我們主要分析三個(gè)主吸盤(pán)的力學(xué)性能。 N﹒m的力矩時(shí)，其有限元受力分析如圖5所示：此種情況下剛好符合設(shè)計(jì)要求，故大變形柔性鉸鏈t=,R=1cm。橡膠材料的應(yīng)變—應(yīng)力關(guān)系屬于大變形,不滿足廣義胡克定律的小變形假設(shè)，可用Mooney2Rivlin 模型來(lái)描述以橡膠材料為基質(zhì)的柔性鉸鏈力學(xué)特性。以期為將來(lái)多功能爬壁機(jī)器人的研究發(fā)展帶來(lái)借鑒意義。圖20 墻繪筆建模圖攝影、移動(dòng)投影執(zhí)行機(jī)構(gòu)：將攝像頭、微型投影儀，通過(guò)卡槽與機(jī)器人外殼連接，如圖21所示，通過(guò)機(jī)器人移動(dòng)至需要位置，即可自動(dòng)開(kāi)啟設(shè)備，實(shí)現(xiàn)全方位的攝影與移動(dòng)投影。 圖16 無(wú)安全緩沖吸盤(pán)布置圖 圖17 具有安全緩沖吸盤(pán)布置圖 當(dāng)吸盤(pán)1與吸盤(pán)2因壁縫影響而不能正常工作時(shí)，吸盤(pán)3正常工作；若壁縫相對(duì)移動(dòng)到右下圖時(shí)，吸盤(pán)2與吸盤(pán)3均正常工作，如圖18，從而實(shí)現(xiàn)了跨越壁縫的功能。在單吸盤(pán)行走的過(guò)程中遇到墻壁的微小縫隙或者壁面與壁面接頭處時(shí)，會(huì)導(dǎo)致吸盤(pán)漏氣，吸附力不足，為解決該問(wèn)題，暫決定采用圖16所示的三吸盤(pán)結(jié)構(gòu)。在泵將吸盤(pán)中抽成相對(duì)真空時(shí)，泵會(huì)停止下不被燒壞，提高了整個(gè)機(jī)器人的安全性能。圖15 隔膜泵結(jié)構(gòu)示意圖選用優(yōu)勢(shì)：1)由于吸附裝置采用的是雙層吸盤(pán)機(jī)構(gòu)，需要雙氣泵或者氣泵與各種壓力閥聯(lián)合使用。1電機(jī)啟動(dòng)驅(qū)動(dòng)10凸輪，10凸輪經(jīng)軸承帶動(dòng)曲柄旋轉(zhuǎn)，從而使膜片來(lái)回運(yùn)動(dòng)發(fā)生形變。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號(hào)控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有起動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，調(diào)速性能好，過(guò)載能力較強(qiáng)。伺服電動(dòng)機(jī)的額定電壓為12V，額定功率17W， 轉(zhuǎn)速780r/min，在查閱資料時(shí)發(fā)現(xiàn)，打印結(jié)構(gòu)的排斥性是很低的，換句話說(shuō)，3D打印能夠打印出很多的結(jié)構(gòu)類(lèi)型，甚至一些復(fù)雜的結(jié)構(gòu)對(duì)它來(lái)說(shuō)也易如反掌利用3D打印“切片式”的原理，可以非常便利的完成制作。零部件設(shè)計(jì)充分考慮強(qiáng)度、剛度、可靠性等機(jī)械性能，以及加工工藝性、產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性等諸多因素。因此，綜合各方面因素考慮，采用方案二。根據(jù)上述初始方案， 查找論文、書(shū)籍等資料。 圖12 大變形柔性鉸鏈綜合考慮兩種方案，方案二無(wú)需任何附加動(dòng)力，且機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，自適應(yīng)性好，成本低，明顯優(yōu)于方案一，由此選擇方案二。制作成本高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，并且給機(jī)器人本身重量帶來(lái)負(fù)擔(dān)。同時(shí)驅(qū)動(dòng)裝置眾多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，體積和重量增大，成本大大提高。履帶式爬墻機(jī)器人可以連續(xù)運(yùn)動(dòng)，因此可以提高移動(dòng)速度。該吸盤(pán)由圓形的耐磨塑料制成，輔助吸盤(pán)包圍三個(gè)主吸盤(pán)，此種方式的優(yōu)勢(shì)是減小了吸盤(pán)失效的可能性。真空吸附與磁吸附優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表3。目前吸附方式主要有真空吸附、磁吸附和推力吸附三種方案。經(jīng)過(guò)對(duì)設(shè)計(jì)任務(wù)的抽象，建立功能結(jié)構(gòu)，將產(chǎn)品設(shè)計(jì)模塊分為吸附系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，翻轉(zhuǎn)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)等。2）采用主輔雙層吸盤(pán)結(jié)構(gòu)，外層輔助吸盤(pán)形成初步真空，三個(gè)內(nèi)層主吸盤(pán)在初步真空中進(jìn)一步形成真空，吸附力增大，氣密性提高，大大降低主吸盤(pán)因?yàn)樾孤┒У臋C(jī)率，運(yùn)行更穩(wěn)定。2）通過(guò)控制子母機(jī)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)可使機(jī)器人從任一壁面翻轉(zhuǎn)至另一壁面，如自豎直壁面翻轉(zhuǎn)至天花板。上海大學(xué)也較早開(kāi)展高樓壁面清洗作業(yè)機(jī)器人的研究，先后研制出垂直壁面爬壁機(jī)器人和球形壁面爬壁機(jī)器人。但近幾年已取得了很大進(jìn)步。國(guó)外在爬壁機(jī)器人的研制和生產(chǎn)上，日本、俄羅斯、美國(guó)等國(guó)起步較早，早在20世紀(jì)70年代開(kāi)始，這些國(guó)家就開(kāi)始了大量的研究與制造；此后的四十年里，爬壁機(jī)器人技術(shù)得到了迅速發(fā)展，相繼研制出了不同種類(lèi)的樣機(jī)，大部分已經(jīng)投入實(shí)用。表2 功能簡(jiǎn)表國(guó)外爬壁機(jī)器人的發(fā)展概況：爬壁機(jī)器人是一種能夠在壁面爬行作業(yè)的機(jī)器人，過(guò)去的幾十年里在世界范圍內(nèi)得到迅速發(fā)展。研究?jī)?nèi)容和要解決的問(wèn)題：該項(xiàng)目以高層建筑作業(yè)比較困難為創(chuàng)意來(lái)源，通過(guò)真空式主輔雙層四吸盤(pán)實(shí)現(xiàn)真空吸附，可以跨越縫隙，氣密性好，安全性高；采用大變形柔性鉸鏈，實(shí)現(xiàn)豎直平面至天花板的翻轉(zhuǎn)；通過(guò)變速箱減速，由主軸驅(qū)動(dòng)硅膠履帶實(shí)現(xiàn)靈活運(yùn)動(dòng)與轉(zhuǎn)向；該機(jī)器人集機(jī)械結(jié)構(gòu)，電氣控制，終端操縱于一體，是一臺(tái)機(jī)電一體化、自動(dòng)化、智能化的代表產(chǎn)物，可廣泛應(yīng)用于生活各個(gè)方面。人工與機(jī)器特點(diǎn)對(duì)比見(jiàn)表1。隨著機(jī)器人運(yùn)動(dòng)而形成移動(dòng)的投影，可有效地渲染各種效果。圖5 已有專(zhuān)利爬壁機(jī)器人 與此同時(shí)，如今常用投影設(shè)備是固定的，不能全方位全角度攝影與自拍。其真空吸附分為單吸盤(pán)和多吸盤(pán)兩種形式，單吸盤(pán)無(wú)冗長(zhǎng)性，一旦不抽風(fēng)便立刻會(huì)脫落；多吸盤(pán)的壁面若有凸凹或裂縫則會(huì)產(chǎn)生真空泄漏，兩種吸附都不盡人意，并且清潔機(jī)器人體積比較大，清潔過(guò)程很復(fù)雜。 圖1 瓷磚墻壁 圖2 玻璃幕墻 圖3 人工高空外墻清洗 圖4 城市蜘蛛俠并且隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，生活趨向自動(dòng)化、智能化，琳瑯滿目的機(jī)器人有效地提高了生產(chǎn)、生活效率，改進(jìn)生產(chǎn)、生活質(zhì)量。2013年獲全