一款履帶式多功能攀爬機器人的設(shè)計

一款履帶式多功能攀爬機器人的設(shè)計摘要履帶式多功能攀爬機器人的設(shè)計，主要是為了解決使用油漆對健康的危害及高樓光滑墻面清洗難的問題，從而代替人工作業(yè)。本設(shè)計采用履帶式的結(jié)構(gòu)，采用真空泵給吸盤提供負(fù)壓并與履帶吸盤機械結(jié)構(gòu)相結(jié)合，并利用WiFi232模塊對機器人進(jìn)行無線遙控，控制吸盤交替吸附使機器人能夠吸附在光滑墻體上。將機器人的工作模塊與送料模塊分離設(shè)計，減輕機器人負(fù)載，送料模塊通過軟管將地面的油漆或清洗液送至吸附在光滑墻面上的工作模塊，從而實現(xiàn)機器人對于光滑墻面的粉刷或清洗功能。關(guān)鍵詞系統(tǒng)基本組成；工作原理；功能模塊的設(shè)計中圖分類號TP24文獻(xiàn)標(biāo)識碼A文章編號2095―6363（2016）04―0002―021系統(tǒng)的基本組成及原理履帶式多功能攀爬機器人由履帶式多功能攀爬機器人主體與地面液體供給裝置組成。其中壁面攀爬的機器人主體由吸盤及真空泵裝置、WiFi模塊、噴洗工作模塊、傳感器模塊及攝像頭裝置等組成。工作原理：攀爬式粉刷清洗機器人通過電機驅(qū)動履帶向前運動，攀爬式粉刷清洗機器人吸盤貼合在光滑墻面上，由于真空狀態(tài)。而本設(shè)計采用真空泵抽氣的設(shè)計方案，利用產(chǎn)生負(fù)壓再通過軟管與吸盤連接，使吸盤與墻體接觸處變形從而吸盤緊貼墻體。本設(shè)計吸盤工作的2種狀態(tài)，吸盤吸附墻體和吸盤脫離墻體。當(dāng)固定在履帶的吸盤與墻體接觸時，形成臨時的密閉空間后，此時STM32系統(tǒng)控制電磁閥T1處于連通狀態(tài)、電磁閥T2處于封閉狀態(tài)，通氣口通氣，吸盤內(nèi)部的空氣被抽走，吸盤內(nèi)部的空氣壓力低于吸盤外部的大氣壓力，在外部壓力的作用下攀爬式機器人吸住墻體。電磁閥T2處于連通狀態(tài)、電磁閥T1處于封閉狀態(tài)，固定在履帶的吸盤與墻體分離，此時吸盤與墻體形成的臨時密閉空間的氣壓與外界連通，即吸盤內(nèi)部的空氣壓力等于吸盤外部的大氣壓力，故吸盤與墻體分離。如圖2吸附流程圖所示。2.2地面油液供給裝置地面油液供給裝置主要由油料增壓裝置、油料暫存器、清洗液存儲器，車體等組成。該裝置的設(shè)計，使機器人工作模塊與油液供給模塊分開，最大程度減輕攀爬機器人的重量，提高了攀爬機器人的靈活性與工作穩(wěn)定性。當(dāng)?shù)孛嬗鸵汗┙o裝置工作時，油料通過增壓裝置以一定壓力流向工作模塊的噴頭，壓力可根據(jù)油液的粘度進(jìn)行調(diào)節(jié)，使得噴霧的質(zhì)量進(jìn)一步提高。此外，地面油液供給裝置除了提高油料外還設(shè)計了攀爬機器人與地面小車同步運轉(zhuǎn)的功能，此設(shè)計可避免油料供給導(dǎo)管過長而增加墻面機器人負(fù)載，進(jìn)一步提高機器人的工作靈活性。圖3為履帶式多功能攀爬機器人三維建模圖。2.3刷洗工作模塊粉刷工作模塊主要由控制油液流通的電磁閥、工作支架、噴頭、滾筒等組成。控制工作液流通的電磁閥由STM32控制系統(tǒng)控制電源通斷，當(dāng)電磁閥開啟，達(dá)到一定壓力工作液經(jīng)噴頭分散為霧狀水射流，均勻噴灑在壁面上。與此同時，噴灑在壁面的工作液在滾筒的進(jìn)一步涂抹下，使其在壁面進(jìn)一步均勻分布，相較于較人工用滾筒沾工作液再進(jìn)行涂抹的方式，工作效率得到大幅提高。圖4為工作模塊三維模型圖。2.4基于STM32WIFI控制模塊系統(tǒng)控制原理：系統(tǒng)采用stm32處理芯片。利用wifi232模塊對機器人進(jìn)行無線遙控，采用L298電機驅(qū)動模塊驅(qū)動電機，實現(xiàn)機器人的運動。機器人上裝有攝像頭，監(jiān)測機器人噴涂的質(zhì)量及清洗情況，將錄像通過無線傳回地面，地面操作人員，根據(jù)錄像對機器人進(jìn)行實時控制，提高噴涂、清洗質(zhì)量。3結(jié)論這款履帶式多功能機器人的設(shè)計為了實現(xiàn)高樓光滑墻面清洗，高樓光滑外墻粉刷的功能，工作主體機器人裝有攝像頭，能將實際工作畫面通過無線發(fā)射回地面，地面操作人員可根據(jù)攝像頭采集的信息，使用無線遙控控制機器人的行走軌跡，使得噴涂質(zhì)量和清洗質(zhì)量得到提高。這款機