文档介绍：上海交通大学
硕士学位论文
爬壁清洗机器人及壁面适应性研究
姓名:刘华涛
申请学位级别:硕士
专业:机械电子工程
指导教师:赵言正
20060201
上海交通大学硕士学位论文摘要
爬壁清洗机器人及壁面适应性研究

摘要
目前大部分高楼玻璃幕墙的清洗由人工完成,这种清洗方式不仅效
率低,而且因工作环境恶劣极易发生事故。本文研究的爬壁清洗机器人
是一种能够在垂直壁面上移动并完成清洗作业的服务机器人,该机器人
可实现高楼外墙清洗的自动化,大大改善了工作环境、提高了清洗效率。
本论文首先介绍了目前爬壁机器人的研究现状,阐明本课题的研究
目的和意义。在参阅大量文献、总结和借鉴现有清洗机器人的基础上,
提出并实现了一种采用双吸盘负压吸附式且自身无驱动装置的高楼玻璃
幕墙清洗机器人方案。
本文介绍了清洗机器人的组成结构,详细分析了各部分的工作原理。
在此基础上阐述机器人控制系统的主要问题,并提出一种保证机器人稳
定工作的主从分布式控制方案。分别研究了楼顶安全保护系统、机器人
本体系统、便携控制箱三个分系统及它们之间采用无线通讯的控制方案。
本文在介绍该清洗机器人的基础上,根据其带有滑动式吸盘的特点
着重研究了该机器人的壁面适应性。通过吸盘负压吸附控制和机器人姿
态调整两个方面的研究,提高了机器人的壁面适应能力。
本文研究了负压吸附式爬壁机器人吸盘的理想密封系统模型,并采
用流体网络理论,将吸盘结构参数分别等效为流阻、流容,建立了双吸
盘流体网络模型。在该模型基础上分析吸盘系统在不同情况下的负压动
态响应曲线,为吸盘的结构设计以及提高吸盘壁面适应能力提供了理论
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上海交通大学硕士学位论文摘要
依据。
本文从分析机器人的运动学方程入手,对调整机器人姿态的算法进
行了研究,并采用高精度的倾角传感器作反馈,将其应用到机器人的姿
态控制中,从而提高了机器人的运动控制精度和工作效率。
本文最后介绍了该爬壁清洗机的实验情况,实验结果表明该机器人
对壁面泄漏具有一定适应能力,下滑清洗过程中能始终保持平稳姿态,
并能很好的完成壁面清洗工作,具备较好的壁面适应性。

关键词:爬壁机器人,幕墙清洗,壁面适应性,负压吸附,姿态调整

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上海交通大学硕士学位论文 ABSTRACT
STUDY ON A WALL-CLEANING ROBOT
AND ITS ADAPTABILITY TO WALL SURFACE

ABSTRACT

At present, most cleaning work of skyscrapers' glass wall is performed
by cleaners to data. It is hard work under horrible environment with low
efficiency, moreover it is dangerous. Wall-climbing robot is a kind of mobile
service robot, which can climb on the surface of building and clean it. This
provides city construction industry with a highly efficient wall-climbing robot
for cleaning glass wall automatically and improves the work efficiency and
environment greatly.
At first, this paper introduces the research state of this kind of robots and
then lays out the purpose and importance of this study. The author proposes a
non-actuated wall-cleaning robot prototype using dual suction cups with
adhering alternatively method with reference to present foreign and domestic
relevant research work.
This paper introduces the detail constitution of the c