《中央空调管道清洁机器人的设计2》由会员分享，可在线阅读，更多相关《中央空调管道清洁机器人的设计2（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、衢 州 学 院毕业设计（论文文）题目：中央央空调管道清清洁机器人的的设计 作者： 童童顺丙 系 （部）： 机电电控制工程学学院 专业班级： 机械设计计与制造088级（1）班班 指导教师： 田 敬 职称： 讲 师 二O一一一年一月十八日中央空调管道清清洁机器人的的设计摘 要本次设计的机器器人用于污染染的中央空调调管道的清洁洁，整体结构构主要由行走走机构、清扫扫机构和监视视控制系统三三部分组成，行行走机构又分分为驱动机构构、导向轮系系统两部分。驱动方式为单电机驱动机器人前轴。在清扫之前，通过调整支撑臂上的螺钉来调节两个导向轮的横向距离，保证机器人处于管道中央时导向轮两端距管道壁各有约20mm。清洁
2、工作主要由由旋转刷系统统完成，旋转转刷由气动马马达驱动,与气动马达达相连的刷杆杆采用伸缩式式结构,可以进行长长度调节;旋转刷头可可拆卸并且有有不同的材料料和尺寸系列列,整个装置可可以进行俯仰仰调整,从而保证在在管道都能彻彻底清扫到管管道的边角和和顶部。在清清扫过程中,利用气动马马达吹出的高高压空气将扫扫落的灰尘吹吹向前方,便于抽风机机抽出。清洁过程中，通通过监视系统统可以方便的的对清扫情况况进行实时监监控，当出现现清扫效果不不理想时可以以操纵机器人人后退再清扫扫一次。关键字： 中央央空调管道，清清洁机器人，马马达，旋转刷刷目 录第一章 概 述述11.1课题的背背景及意义11.2机器人发发展现状
3、及趋趋势21.2.1国内内领先水平的的管道清洁机机器人21.2.2中央央空调管道清清洁机器人发发展趋势31.3 本课课题的设计任任务3第二章 中央空空调管道机器器人系统设计计42.1工作原理理及组成42.2机器人设设计原则52.3 整体方方案选择6第三章 行走机机构设计83.1机器人驱驱动机构83.1.1电机机的选择83.1.2传动动齿轮的设计计93.1.3传动动轴的设计143.2导向轮系系统173.2.1导向向轮系统原理理173.2.2电机机的选取173.2.3传动动带的选择183.2.4导向向轮的设计20第四章 清扫机机构234.1清扫方案案确定234.2旋转刷系系统主要构件件244.3构
4、件的选选择244.3.1气动动马达的选择择244.3.2旋转转刷的设计26第五章 监视控控制系统285.1摄像头的的选择285.2摄像头的的固定和调整整285.3监视器295.4照明装置置295.5灰尘收集集装置30第六章 总 结结32参 考 文 献献33谢 辞32第一章 概 述述1.1课题的背背景及意义随着当今社会的的发展，空调调通风系统在在日常生活中中发挥着越来来越重要的作作用。中央空空调系统主宰宰着楼宇中空空气的新陈代代谢，被称为为“建筑物之肺肺”。中央空调调管道在长期期使用中会积积累许多灰尘尘、病菌及放放射物等，这这些有害物质质在送风过程程中便污染了了空气，长期期被人体吸入入，就会危害
5、害大众的健康康。因此人们们在迫切要求求提高生活质质量的同时，要要求提高工作作居住场所及及其他公共场场所环境质量量(特别是空空气质量)的的呼声也越来来越急切。 国外发发达国家由于于很早以前便便应用了众多多的中央空调调系统，针对对空气质量对对人身健康的的危害，国外外民众有比较较深刻的认识识(19766年美国费城城的军团菌大大爆发，事后后认定其传染染源就是该市市某会场内的的中央空调)。国外卫生生机构相继出出台了较为严严密的中央空空调使用及清清洗法规，如如:美国国家家风管清洗协协会制定的行行业标准暖暖通空调系统统的评估、清清洗和修复标标准) CC ACR22002版)和日本制定定的日本风风道清洗协会会
6、技术标准CCI990版版)及芬兰新新颁布的法律律要求宾馆、饭饭店、洗衣房房、工业加工工产生粉尘物物质的通风系系统，每年清清洁一次;医医院、学校等等每5年一次次。类似的法法律可以预见见将在世界各各地实施。目目前发达国家家均成立有中中央空调风管管清洗协会，如如:国际通风风卫生评议会会(TCVHH)、美国风风道清洗协会会(NADCCA ) 、欧欧洲风道清洗洗协会(EVVHA)、英英国风道清洗洗协会(HVVCA)旧本本风道清洗协协会(JADDCA)等，国国外的集中空空调的风道清清洗己经形成成了一个巨大大的产业。 国内有有超过5000万个各类中中央空调需要要清洗保养，而而且每年正在在以10%的的速度递增
7、，这这些中央空调调大部分运行行了20年以以上却从未清清洗。随着我我国经济的发发展，人们对对室内空气质质量所带来的的危害越来越越重视，尤其其是20033年“非典”疫情的传播播，已使人们们对中央空调调带来的疾病病隐患有了相相当深刻的认认识。为了保保障公众健康康，20066年3月1日日，卫生部制制定并实施了了公共场所所集中空调通通风系统卫生生管理办法，中中央空调的卫卫生问题得到到了前所未有有的关注，对对空调管道进进行定期清洗洗势在必行。 因此，中中央空调清洗洗行业将成为为中国一个新新兴的有着巨巨大潜力的发发展行业，对对中央空调清清洁机器人的的研究与开发发更是具有一一定的社会价价值和商业价价值。1.2
8、机器人发发展现状及趋势机器人有三个发发展阶段，那那么也就是说说，我们习惯惯于把机器人人分成三类，一一种是第一代代机器人，那那么也叫示教教再现型机器器人，它是通通过一个计算算机，来控制制一个多自由由度的一个机机械，通过示示教存储程序序和信息，工工作时把信息息读取出来，然然后发出指令令，这样的话话机器人可以以重复的根据据人当时示教教的结果，再再现出这种动动作，比方说说汽车的点焊焊机器人，它它只要把这个个点焊的过程程示教完以后后，它总是重重复这样一种种工作，它对对于外界的环环境没有感知知，这个力操操作力的大小小，这个工件件存在不存在在，焊的好与与坏，它并不不知道，那么么实际上这种种从第一代机机器人，
9、也就就存在它这种种缺陷，因此此，在20世世纪70年代代后期，人们们开始研究第第二代机器人人，叫带感觉觉的机器人，这这种带感觉的的机器人是类类似人在某种种功能的感觉觉，比如说力力觉、触觉、滑滑觉、视觉、听听觉和人进行行相类比，有有了各种各样样的感觉，比比方说在机器器人抓一个物物体的时候，它它实际上力的的大小能感觉觉出来，它能能够通过视觉觉，能够去感感受和识别它它的形状、大大小、颜色。 那么第三代机器器人，也是我我们机器人学学中一个理想想的所追求的的最高级的阶阶段，叫智能能机器人，那那么只要告诉诉它做什么，不不用告诉它怎怎么去做，它它就能完成运运动，感知思思维和人机通通讯的这种功功能和机能，那那么
10、这个目前前的发展还是是相对的只是是在局部有这这种智能的概概念和含义，但但真正完整意意义的这种智智能机器人实实际上并没有有存在，而只只是随着我们们不断的科学学技术的发展展，智能的概概念越来越丰丰富，它内涵涵越来越宽。1.2.1国内内领先水平的的管道清洁机机器人清华大学精仪系系机器人及其其自动化研究究室与解放军军工程质量监监督总站合作作，于20004年成功解解决了管道清清污移动操作作机器人关键键技术，研制制出通风管道道智能清污机机器人MDCCR-I。与与国外同类清清扫机器人相相比，MDCCR-I集探探测、清扫、吸吸尘、消毒喷喷雾多功能于于一体，具有有基于多传感感器信息的手手动遥操作控控制和智能化化
11、自主行驶功功能，可实现现各种圆形和和矩形截面尺尺寸管道内的的智能化清洁洁与消毒作业业。上海东华华大学自行研研制的“自主变位四四履带足机器器人”在传动上独独树一帜，其其在任何管道道中的运动性性能都远远超超过了进口产产品，并拥有有了国家专利利。1.2.2中央央空调管道清清洁机器人发发展趋势中央空调清洁机机器人比较常常见的可分为为轮式、腿式式、履带式清清洁机器人，它它们能清洁掉掉管道内的大大部分赃物，但但有些偏僻的的死角依然无无法解决，随随着科技工作作们的深入研研究，中央空空调清洁机器器人已经摆脱脱了简单的控控制和清理工工作，控制系系统将越来越越智能化，操操作方法也越越来越方便、简简单，朝着高高自动
12、化的方方向发展。1.3 本课课题的设计任任务本次设计的任务务是设计一个个中央空调管管道清洁机器器人，要求机机器人可以在在管道内实现现前进、后退退、按一定曲曲率半径回转转及原地转向向等动作，能能高效地完成成管道内的清清污工作。具具体设计内容容为：（1）了解中央央空调管道清清洁机器人的的基本构成及及工作原理，熟熟悉其设计、生生产的基本知知识。（2）进行管道道清洁机器人人的总体方案案设计及其零零部件设计。（3）设计原始始参数：1）机器人可以以在管道内实实现前进、后后退、按一定定的曲率半径径回转及原地地转向等动作作。2）机器人的尺尺寸大小：高度范围：1770400mmm长度范围：3110780mmm宽
13、度范围：3000800mmm3）机器人的运运动速度为4412m/miin4）可以实现局局部最大爬坡坡能力 5）管内内越障2mmm 6）最大大行程1500m第二章 中央空空调管道机器器人系统设计计2.1工作原理理及组成本次设计的机器器人（如图22-1）用于于污染的中央空空调管道的清清洁，整体结结构主要由行行图2-1中央空空调管道清洁洁机器人走机构、清扫机机构和监视控控制系统三部部分组成，行行走机构又分分为驱动机构构、导向轮系系统两部分。驱驱动机构（如图22-2）所示示，驱动方式式为单电机驱动机机器人前轴。在在清扫之前，通过调整支撑臂上的螺钉来调节两个导向轮（如图2-3）的横向距离，保证机器人处于
14、管道中央时导向轮两端距管道壁各有约20mm。清扫工程中，两导向轮分别以大小相同，方向相反的速度旋转（其中左导向轮逆时针旋转，右导向轮顺时针旋转），其旋转速度比机器人前进速度略大。如左边的导向轮碰到管道的左壁，则导向轮的切向摩擦力F向机器人中心偏移，简化成牵引力F，及顺时针的扭矩M，迫使机器人右转。其左转的原理相同。清洁工作主要由旋转刷系统完成，旋转刷装置是机器人清扫系统的核心工作部件之一，旋转刷由气动马达驱动,与气动马达相连的刷杆采用伸缩式结构,可以进行长度调节;旋转刷头可拆卸并且有不同的材料和尺寸系列,整个装置可以进行俯仰调整,从而保证在管道都能彻底清扫到管道的边角和顶部。在清扫过程中,利用
15、气动马达吹出的高压空气将扫落的灰尘吹向前方,便于抽风机抽出。设计的旋转刷头有四种材料系列:尼龙刷、钢刷、不锈钢刷和铜刷。尼龙刷适用于所有材质的管道,不会对管道壁造成损伤;钢刷适用于各种钢管;不锈钢刷适用于钛合金管道和铜镍合金管道;铜刷适用于材质为有色金属的管道。清洁过程中，通过监视系统可以方便的对清扫情况进行实时监控，当出现清扫效果不理想时可以操纵机器人后退再清扫一次。此外通过记录清扫过程，也可避免一些经济问题。目前全国共有上上百万台中央央空调亟待清清洗保养,空空调清洗行业业正在悄悄兴兴起。而国内内市场上尚无无管道清洁机机器人产品,本文设计的的中央空调管管道清洁机器器人系统结构构简单,自动动化程度高,适用范围广广,成本较低低,对促进我我国中央空调调管道清洗行行业的发展、改改善室内空气气质量、提高高生活和健康康水平等具有有积极的意义义。2.2机器人设设计原
