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1、 . 本科毕业论文（设计）题 目： 玻璃外墙自动清洁机器人（验证机） 学 生： 王雷 学号： 1 学 院： 物理与电子科学学院 专业：电子信息科学与技术入学时间： 2009 年 9 月 15 日指导教师： 丁智勇 职称： 讲师 完成日期： 2009 年 4 月 20 日诚 信 承 诺我谨在此承诺：本人所写的毕业论文玻璃外墙自动清洁机器人（验证机）均系本人独立完成，没有抄袭行为，凡涉与其他作者的观点和材料，均作了注释，若有不实，后果由本人承担。 承诺人（签名）： 2013 年 4 月 20 日玻璃外墙自动清洁机器人（验证机）摘 要 ：本文主要介绍了玻璃外墙自动清洁机器人的设计背景、设计思路、制作
2、过程、工作原理、验证过程以与使用方向。由于限于实验室条件以与对设计思路可行性的不确定性，所以决定先做一个验证机，即验证方案的可行性和对后期产品的设计提供方案。玻璃外墙机器人在制造过程中主要使用了以下器件和材料，方管铝合金，自攻螺丝钉，铝板，DC5V步进电机，超大吸盘，微型抽气机，8mm丝杆，5mm空气导管，无线模块，5V直流电源模块，74HC595以与单片机。玻璃外墙机器人主要是由铝合金搭建主框架，这样可以在不降低机器人强度的情况下减轻重量。机器人铝合金结合部以铝片加自攻螺丝钉加固，运动部分使用8mm丝杆加齿轮以控制运动，动力则采用DC5V步进电机的转动带动机器人运转，在工作时，以微型抽气机抽
3、出超大吸盘的空气以使机器人吸在玻璃墙幕上，整个机器人使用51单片机来控制驱动，使用74HC595对单片机的I/O口进行扩展，机器人用220V交流电转5V直流电源模块供电，以确保步进电机能达到额定电流，提供强劲的动力，再用无线模块控制机器人的状态，使得机器人稳定有序的工作。可以适合全玻璃结构的建筑体以与建筑中部分的玻璃墙面的清洁工作，它可以在无人干预的情况下完成指定玻璃墙面的清洁，替代传统的人工室外清理,。使用玻璃外墙自动清洁机器人可以最大化的降低人的危险和劳动强度，提高工作效率，降低成本。它还具有越障功能，对于有起伏有其他装饰材料的玻璃墙幕同样适合，同时它还能转弯，不光能垂直上下，还能向左向右
4、移动真正做到清洁无死角。玻璃外墙自动清洁机器人的清洁头同样使用步进电机控制，可以随工作环境的不同而随意的更改方向和高度。有了这些设计，玻璃外墙自动清洁机器人可以说是真正做到清洁无死角。关键词：单片机；步进电机吸盘；微型抽气机；玻璃外墙；无线控制；机器人；74HC595Glass wall automatic cleaning robot (demonstrator)Abstract：This paper describes the automatic glass wall cleaning robot design background, design ideas, production pr
5、ocess, the working principle, the verification process and the use of direction. Limited to laboratory conditions and the uncertainty of the feasibility of the design ideas, So I decided to do a validation machine to verify the feasibility and the latter part of the product design program.Glass wall
6、 of robots in the manufacturing process, the main use of the following devices and materials, square tube aluminum alloy, self-tapping screws, aluminum, the DC5V stepper motor, oversized cups, mini air pump, 8mm screw, the 5mm air ducts, the wireless module 5V DC power supply module, 74HC595 microco
7、ntroller. The glass exterior robot main structures the main frame is made of aluminum alloy to reduce the weight, so that in case the robot does not reduce the strength of. Robot aluminum alloy junction of aluminum and self-tapping screws reinforcement, moving parts the 8mm screw plus gear to contro
8、l the movement, power DC5V stepper motor driven rotation of the robot operation at work, a micro air pump out oversized air within the suction cup to the robot suction on the glass curtain wall, the entire robot uses 51 microcontroller to control the drive, using the 74HC595 microcontroller I / O po
9、rt expansion, robot 220V AC to 5V DC power supply modules to ensure that the stepper The motor can reach the rated current, strong power, and then the state of the wireless module to control the robot, the robot stable and orderly work.Suitable for all-glass structure of the building and the glass w
10、all of the building part of the cleaning work, it can be done in the absence of intervention the specified glass wall clean alternative to traditional artificial outdoor clean-up. Automatic glass wall cleaning robot can be maximized to reduce the risk of human and labor intensity, improve work effic
11、iency, reduce costs.It also has the more impaired function, there are ups and downs and other decorative material is also suitable for glass curtain wall, it can turn, not only vertically up and down, but also to move to the right to the left truly clean and free of dead ends. The glass exterior aut
12、omatic cleaning robot cleaning head using the same stepper motor control, with different work environment free of change direction and height. With this design, the automatic glass wall cleaning robot can be said to truly clean and free of dead ends.Key words: Single-chip; stepper motor; sucker; Mic
13、ro air pump; glass wall; radio control; robot;74HC595目 录1 绪论61.1 课题研究背景与意义61.2 课题研究现状61.3 研究要求72 玻璃外墙自动清洁机器人机械部分设计72.1 基本问题的解决与材料的选取72.2 玻璃外墙自动清洁机器人机械部分设计82.2.1 机器人的框架设计82.2.2 玻璃外墙自动清洁机器人腿的设计92.2.3 玻璃外墙自动清洁机器人行走动力设计102.2.4 玻璃外墙自动清洁机器人清洁头设计112.2.5 玻璃外墙自动清洁机器人吸附系统设计132.2.6 玻璃外墙自动清洁机器人机械部分总体设计133 玻璃外墙自
14、动清洁机器人硬件电路部分设计153.1 单片机最小系统设计153.2 单片机I/O口的扩展设计163.3 系统系统PCB设计164 玻璃外墙自动清洁机器人软件设计174.1 程序设计思路174.2 系统总体程序算法流程图174.3 玻璃外墙自动清洁机器人前进程序算法流程图184.4 玻璃外墙自动清洁机器人后退、左转弯、右转弯程序算法流程图194.5 玻璃外墙自动清洁机器人程序设计语言195 调试195.1 调试整体方案195.2 机械部分调试195.3 硬件电路的调试205.4 系统程序的调试215.5 调试结果216 结论21注释23参考文献23致401 绪论1.1 课题研究背景与意义改革开
15、放以来，中国的经济高速发展，在世界经济总量上占的比重越来越高，中国也在2010年成功超越日本，成为世界第二大经济体。在经济高速发展的大条件下，中国的建筑也高速的发展，高层建筑越来越多（超过24米的称为高层建筑，超过100米的称为超高层建筑，152米以上的称为摩天建筑）。据不完全统计，截止2012年7月，仅仅市目前已建成并投入使用的高层建筑就有8664栋，在建的649栋，而现在中国在建的摩天大楼就超过200座，可以想象，中国的高层建筑何止万座。在这些高层建筑中，很多是玻璃墙幕的，很漂亮，很美丽。但这种建筑很容易变脏，降低建筑物的美感，影响市容市貌。所以，这种建筑物就要定时清洁玻璃墙面。那么什么是玻璃墙幕与玻璃墙幕的清理有哪些要求，详细资料请见附录B中华人民国行业标准“玻璃幕墙工程技术规”（JG.J102-2003）。现在国外玻璃外墙的清洁主要有两种方式，一是使用机器人；二是采用人工的方式
