【正文】 絡(luò)等各種途徑還搜集到以下資料：① 壁面清洗機(jī)器人及其控制系統(tǒng)劉淑良 邵浩 高波 楊宏 趙炎正 王言（哈爾濱工業(yè)大學(xué)）《黑龍江自動(dòng)化技術(shù)及應(yīng)用》 ② 高樓壁面清洗機(jī)器人及其相關(guān)技術(shù)的研究劉淑霞 趙炎正 王言（哈爾濱工業(yè)大學(xué)機(jī)器人研究所）《技術(shù)縱橫》③ 爬壁機(jī)器人技術(shù)應(yīng)用 劉淑霞 《機(jī)器人》 1999. 2④ 高層建筑墻面自動(dòng)清洗裝置設(shè)計(jì)人：項(xiàng)中貸專利號(hào)：⑤ 高層建筑外墻清洗機(jī)設(shè)計(jì)人：蔣崇偉專利號(hào)：⑥ 垂直壁面行走機(jī)器人系統(tǒng)研制談力士 沈林勇 陳振華⑦ 組合式高樓外墻清洗機(jī)（網(wǎng)上查詢）⑧ 硬平整表面的清洗設(shè)備（美國專利）⑨ 壁虎式自動(dòng)擦窗機(jī)⑩ 高層智能化墻體清洗機(jī)設(shè)計(jì)人：馬驥 專利號(hào)： 從以上調(diào)研的情況看，清洗對(duì)象主要是墻面，其次是圓弧面和一些不規(guī)則的墻面；其壁面材料為瓷磚，玻璃幕墻，噴涂面，其中以瓷磚和噴涂面為多，故設(shè)計(jì)時(shí)可重點(diǎn)考慮這兩種材料的墻面； 高層建筑外墻清洗機(jī)發(fā)展趨勢(shì) 由于清洗工作環(huán)境及任務(wù)的特殊性，清洗爬壁機(jī)器人的總體設(shè)計(jì)要求相當(dāng)苛刻。從清洗機(jī)的工作環(huán)境來看，其主機(jī)可能有兩個(gè)發(fā)展方向：其一：是應(yīng)與憑證瓷磚和玻璃幕墻清洗，它結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于控制，屬小型輕量化。其三：以壁面機(jī)器人為載體，配以專用的清洗機(jī)構(gòu)，可以適應(yīng)不同壁面機(jī)構(gòu)。并且查閱了多種關(guān)于高層建筑和以往對(duì)建筑物的清洗的相關(guān)資料，其中大部分是難以人工清洗的，因此設(shè)計(jì)開發(fā)高層建筑外墻清洗機(jī)是非常必要的。樓頂?shù)碾S動(dòng)小車在樓頂上預(yù)裝的軌道上行走，可使懸吊的清洗機(jī)部件實(shí)現(xiàn)縱洗和橫洗；清洗機(jī)部件利用風(fēng)壓使之貼在墻壁上，通過盤刷和滾刷完成清洗墻面的工作。幾種典型建筑物樓面結(jié)構(gòu)如圖41： 圖41 幾種典型建筑物樓面結(jié)構(gòu) 樓頂結(jié)構(gòu)考察幾種典型建筑物樓頂結(jié)構(gòu)如圖42：42 幾種典型建筑物樓頂結(jié)構(gòu)根據(jù)以上提出的技術(shù)性能及要求，初步確定總體方案如下：清洗機(jī)主體貼在垂直墻面上，清洗液通過水泵從水箱抽出，噴在外墻上，自動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)輪子及主清洗機(jī)行走；樓頂鋪有導(dǎo)軌，隨動(dòng)小車沿導(dǎo)軌與清洗主機(jī)隨動(dòng)。第二種：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖44：圖44 方案二這種方案采用了風(fēng)壓式壓緊，盤滾組合式清洗，清洗效率高，可靠性高，可以采用。但可以考慮配重問題。圖45 方案三 這種方案為螺旋槳風(fēng)壓式高層建筑外墻清洗機(jī)，其優(yōu)點(diǎn)是：① 在清洗機(jī)外機(jī)架背后安裝可調(diào)風(fēng)壓系統(tǒng)來提供連續(xù)均勻的清洗力，螺旋槳可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速來控制清洗壓力；② 機(jī)架內(nèi)采用一清洗系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)裝置，方便的實(shí)現(xiàn)了縱橫兩不同清洗方向的調(diào)整，減少非作業(yè)時(shí)間，增加了工作柔性，大大提高了工作效率；③ 應(yīng)用兩盤兩滾相結(jié)合的清洗方式，清洗液和清水分別由盤刷和滾刷提供以達(dá)到最佳清洗效果。通過螺旋槳風(fēng)壓系統(tǒng)使主機(jī)吸附在墻面上，并使盤刷和滾刷壓緊，產(chǎn)生一定的刷洗壓力，通過電機(jī)帶動(dòng)刷子轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到刷洗的目的。滾刷噴的是清水，將墻面沖洗干凈，以避免留下來的清洗機(jī)腐蝕墻面，同時(shí)盤刷和滾刷采用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，減小了清洗主機(jī)的重量，清潔度提高，清洗效率也提高了一倍；由于采用兩盤兩滾結(jié)構(gòu)可減少不必要的回程時(shí)間，以達(dá)到提高效率的目的。通過螺旋槳風(fēng)壓系統(tǒng)使主機(jī)吸附在墻面上，并使刷子壓緊，產(chǎn)生一定的刷洗壓力，通過電機(jī)帶動(dòng)刷子轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到刷洗的目的。箱體上有兩個(gè)圓盤形清洗刷，盤刷底部都有十二個(gè)清洗液噴射孔，另有兩圓柱形滾刷，在其行走前方有清水噴射孔，并安裝一軟質(zhì)刮水板，以使清洗過的部位快速風(fēng)干并避免留下來的清洗液腐蝕墻面。在懸吊支撐架上有防護(hù)罩，防止清洗液四濺。在風(fēng)壓支架上有配重塊，配重塊可以沿光杠絲杠移動(dòng)。在清洗機(jī)主體的上下部安放超聲波傳感器，以進(jìn)行邊緣識(shí)別。本方案通過螺旋槳風(fēng)壓系統(tǒng)使主機(jī)吸附在墻面上，并使盤刷和滾刷壓緊，產(chǎn)生一定的刷洗壓力，通過電機(jī)帶動(dòng)刷子轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到刷洗的目的。滾刷噴的是清水，將墻面沖洗干凈，以避免留下來的清洗機(jī)腐蝕墻面，同時(shí)盤刷和滾刷采用一個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，減小了清洗主機(jī)的重量，清潔度提高，清洗效率也提高了一倍；由于采用兩盤兩滾結(jié)構(gòu)可減少不必要的回程時(shí)間，以達(dá)到提高效率的目的。整個(gè)及其涉及到齒輪減速器的地方，齒輪的材料經(jīng)過篩選與比較采用聚甲醛（均聚），見《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》。螺旋槳材料選用尼龍66。其他機(jī)件的選擇根據(jù)通常材料在重量最輕原則下進(jìn)行確定。故不考慮齒輪的潤滑問題。注：以上潤滑脂的選擇見《非標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備設(shè)計(jì)手冊(cè)》5 重要零部件的設(shè)計(jì)與計(jì)算以離我校最近的送變電大廈為例：設(shè)計(jì)要求兩天時(shí)間清洗完成，每天按8小時(shí)計(jì)算（7小時(shí)工作時(shí)間，一小時(shí)的裝拆時(shí)間），共計(jì)2760=840min送變電大廈周長為120m，建筑物高度為80m,初步估算清洗面積約為9600㎡，效率約為：9600/840=㎡/min=㎡/s ㎡/s以縱向清洗為例，因清洗寬度為900mm，則可計(jì)算移動(dòng)速度為：以下設(shè)計(jì)按上述要求完成，盡可能完成設(shè)計(jì)要求。刷子半徑214，有毛半徑208，刷毛長度為50，盤刷與聯(lián)刷體可通過螺栓來裝配連接。⑵使盤刷具有可換性；⑶可調(diào)節(jié)盤刷與墻面的距離；聯(lián)刷體保證與電機(jī)連接處的強(qiáng)度、材料應(yīng)盡量輕，其結(jié)構(gòu)如圖51：圖51 盤刷結(jié)構(gòu)圖3）盤刷的工藝性根據(jù)資料可知：刷類的刷毛是用制毛器植上的，其基本原理如下：在殼體剛注塑完時(shí)，趁著殼體還為硬化，用機(jī)械方法把刷毛植進(jìn)去。根據(jù)上述原理，盤刷也可以采用這種方法制作，其技術(shù)要求：毛孔直徑：間距：5mm孔深：10 mm每孔刷毛密度：五根下面滾刷原理與上面相同 采用在鋼軸外面加套橡膠軸套，在橡膠軸上栽刷毛的方法做成，可通過調(diào)換橡膠套的方法調(diào)換滾刷，滾刷半徑為106，有刷毛部分長度為940。 依據(jù)實(shí)際實(shí)驗(yàn)，取洗刷的壓強(qiáng)為螺旋槳工作壓力為20公斤力。 盤滾刷均承受兩公斤力 ～，取μ=對(duì)盤刷求積分轉(zhuǎn)矩為 : F=20N=⑴．洗力矩：盤刷M1=PSUR=兩個(gè)刷子的轉(zhuǎn)矩:T=2M1= 滾刷：M2=785=．M所需總的刷洗力矩：M=2M1+M2=+=．M(2)．初定盤刷轉(zhuǎn)速：360r/min 根據(jù)刷洗力矩，型號(hào)為Y28026，,轉(zhuǎn)速900r/min,平鍵420，(查GBM)1）彈簧的種類：采用圓柱螺旋壓縮彈簧?？招妮S的一端連接盤刷體，另一端與水管相連，在盤刷體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空心軸固定不動(dòng)，其結(jié)構(gòu)如圖53：圖53 空心軸結(jié)構(gòu)圖工作時(shí)清洗液從中間的孔流出，噴到墻面上，幾乎不受外力彎矩、扭矩，所以略去剛度、強(qiáng)度的計(jì)算。當(dāng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，清洗機(jī)橫向行走。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如下圖54：圖54 清洗機(jī)主機(jī)滾輪結(jié)構(gòu)圖 主機(jī)上傳感器及行程開關(guān)的選擇為了增強(qiáng)清洗機(jī)的自動(dòng)化程度，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制，在清洗機(jī)主機(jī)上安裝傳感器，以識(shí)別墻面的材料，來確定清洗機(jī)的進(jìn)退預(yù)停止。在清洗機(jī)主體的上下部安放超聲波傳感器，為了安全，在下邊緣安裝行程開關(guān)，結(jié)構(gòu)可見總裝配圖,該行程開關(guān)型號(hào)為：LX32SS , 它具有彈性環(huán)節(jié)，可以緩沖猛烈的沖擊，并給單片機(jī)控制系統(tǒng)一個(gè)輸入信號(hào)，單片機(jī)經(jīng)過識(shí)別后，處理中斷，加強(qiáng)自動(dòng)化，保護(hù)主機(jī)。由于各個(gè)管路的功能不同，且方便控制，決定采用分開復(fù)合的方法，結(jié)構(gòu)如圖55： 圖55 復(fù)合攬結(jié)構(gòu)圖 鋼絲繩是起重機(jī)上應(yīng)用最廣的撓性構(gòu)件，其優(yōu)點(diǎn)是：卷繞性好，承載能力大，對(duì)于沖擊載荷的承受能力也強(qiáng)，卷繞過程中平穩(wěn)，即使在卷繞速度高的情況下也無噪聲，由于繩股各鋼絲斷裂是逐漸發(fā)生的，一般不會(huì)發(fā)生整股鋼絲繩突然斷裂，工作時(shí)比較安全可靠。 所選鋼絲繩為8，由資料查得此型號(hào)鋼絲繩破壞拉力為3130公斤?？紤]整個(gè)清洗機(jī)，由于體積較小，重量較輕，最大的靜拉力為400公斤。采用風(fēng)壓作為洗刷壓力，可以避免因外墻材料和形狀的變化對(duì)穩(wěn)定性和可靠性的影響，即有障礙物，或者有突起，對(duì)壓力影響不大，提高了可靠性，對(duì)建筑物外形形狀的適應(yīng)性也更強(qiáng)?？諝饬鹘?jīng)由進(jìn)口導(dǎo)流器、收斂器、進(jìn)入風(fēng)扇，在離心力的作用下，流出蝸殼，與機(jī)體相碰撞，會(huì)產(chǎn)生一定的壓力，以減小空氣流的速度。當(dāng)腔體很大時(shí)，空氣會(huì)流通暢快，產(chǎn)生正壓，使機(jī)體壓緊墻面。如對(duì)于玻璃墻面，采用低轉(zhuǎn)速，對(duì)于磚墻，采用高轉(zhuǎn)速，調(diào)速由電機(jī)的星—三角轉(zhuǎn)換完成。因螺旋槳的洗刷壓力始終使螺旋槳壓向電機(jī)，不會(huì)甩脫。CI=技術(shù)要求為：； ，重量輕； ；；，運(yùn)行安全可靠。收斂器的作用是使利用氣體自中心向外緣流動(dòng)過程中有效流動(dòng)面積的增加和減?。粊磉_(dá)到增壓的目的，減小空氣流的速度。假設(shè)有1/10V的