摘要：时代在逐渐进步，许多类型的机器人开始逐步代替人工进行各种繁琐、高危、重复性劳动。其中，爬壁机器人被应用于工业领域，如建筑，消防，工业检测等方面，能帮助人们解决在高空环境和极限环境中的各种作业问题，故在高新技术产业中尤为收到人们的关注。

本课题将研究如何在玻璃介质表面进行清洗工作的爬壁机器人的设计方案。具体包括设计思路，基本结构，工作方式，计算分析等。机器人将采取履带型负压风机作为吸附主体。双履带和车体组成机器人的整体布局框架。采用两个减速电机作为驱动力及转向关键。使用蓝牙模块实现操作人员在地面进行远距离操控，机器人需在玻璃介质表面完成清洗壁面任务。履带式爬壁机器人能够克服现有爬壁机器人设计上的不足，提高机器人的安全性和可靠性。

 

关键词：玻璃    爬壁机器人    负压吸附    履带式

 

目录

摘要

Abstract

1 绪 论-1

1.1 课题研究背景及意义-1

1.2 爬壁机器人国内外的研究现状-1

1.2.1 国内研究现状-1

1.2.2 国外研究现状-3

1.3 玻璃清洗机器人的发展趋势-4

1.4 课题主要研究内容-4

1.5 本章小结-5

2.玻璃清洗爬壁机器人的总体方案设计-6

2.1 玻璃清洗爬壁机器人的设计目标和要求-6

2.2 玻璃清洗爬壁机器人的运动方式-6

2.3 玻璃清洗爬壁机器人的驱动方式-7

2.4 控制系统的设计方案-7

2.4.1 单片机系统-7

2.4.2 电机及运动模块-8

2.4.3 驱动模块-9

2.4.4 电源模块-10

2.4.5 吸附模块-10

2.4.6 蓝牙模块-11

2.5 玻璃清洗机器人的总体结构-11

2.6 本章小结-12

3.玻璃清洗爬壁机器人的稳定性分析-13

3.1 玻璃爬壁爬壁机器人静态受力分析-13

3.1.1 负压式吸附方案静态受力分析-13

3.1.2 吸盘式吸附方案静态受力分析-14

3.1.3 硅胶式吸附方案静态受力分析-16

3.2 电机输出扭矩计算-17

3.3 本章小结-18

4.关键技术问题及解决方案-19

4.1 吸附可靠性问题-19

4.2 机器人整体结构设计问题-19

4.3 机器人橡胶履带与玻璃的摩擦力不足问题-20

4.4 本章小结-21

5.玻璃清洗爬壁机器人的软件控制设计-22

5.1 流程图和主要功能代码-22

5.2 遥控端设置方式-24

5.3 本章小结-24

6.调试与运行-25

6.1 静态极限载重试验-25

6.2 动态极限载重试验-25

6.3 本章小结-26

结论和展望-27

参考文献-28

致 谢-30

附 录-31

单片机程序的设计-31