一种轮足组合式擦玻璃机器人机构设计研究

王 侃,何继红,周帮平

(北方工业大学 机械与材料工程学院,北京 100144)

0 引言

为了解决玻璃幕墙的清洁问题，已生产出各种手动和自动的玻璃清洁装置来代替人工进行危险的壁面清洗工作，但在功能上仍有许多改进需要：①不能完全实现自动化，遇到玻璃边框等不能跨越，对人依赖大；②清洁过程存在盲区；③效率低。为此本文提出了一种新型自动擦玻璃机器人，致力于解决实际问题，提高机器人的实用性，并通过分析机器人的力学特性，获得不同运动状态下的安全吸附区间，为其机构设计和控制提供依据。

1 擦玻璃机器人机构分析

为保持机器人运动过程中的稳定性、安全性和有效性，合理的机构设计是基础。本机器人采用轮足组合式机构，机构简图如图1所示。

1-丝杠螺母机构Ⅰ；2-丝杠螺母机构Ⅱ；3-丝杠螺母机构Ⅲ； 4-支架；5-清洁底板；6-底板；7-丝杠螺母机构Ⅳ； 8-导杆滑块机构；9-导轨滑块机构；10-丝杠螺母机构Ⅴ； 11-驱动轮密封盖；12-同步带传动；13-清洁布； 14-驱动轮； 15-吸盘组Ⅱ；16-滑槽；17-刮条；18-吸盘组Ⅰ； 19-支撑轮；20-密封腔；21-吸盘组Ⅲ

1.1 移动装置设计

机器人在初始状态采用如图1(c)所示的四轮移动机构，两驱动轮独立驱动，支撑轮采用球形轮，通过调整两驱动轮轮速改变机器人姿态，实现快速移动和转向的功能。该四轮机构运行平稳，且当两驱动轮轮速相等反向时转弯半径为零，自转中心为机器人几何中心，便于实现在狭窄空间的转向。

1.2 吸附装置设计

机器人具有8个普通吸盘，由真空泵通过电磁阀控制其吸附动作。……