玻璃幕墙清洗机器人爬行机构动力学分析

贺利乐，黄天柱，刘小罗

（西安建筑科技大学机电工程学院，陕西 西安 710055）

1 引言

玻璃幕墙清洗机器人主要用来对高楼垂直壁面进行清理，随着对清理自动化程度及安全性的要求的提高，玻璃幕墙清洗机器人的新型机构与动态稳定性受到了广泛关注。衣正尧等对一种新型船舶壁面除锈爬壁机器人建立了动力学模型，并运用模糊优化理论对模型进行了优化和仿真[1]；徐亚茹等建立了双腔体吸附、轮式爬壁机器人的解析动力学模型并建立了动力学方程[2]；香港城市大学研制了一种清洗爬壁机器人，其采用的是履带式结构，使用吸盘和履带的配合完成机器人的吸附和运动[3]；德国马格堡弗劳恩霍费尔研究所研制了一种清洗建筑物玻璃的机器人，该机器人的移动是通过水平和竖直轨道而实现的[4]；上海大学研发了一种框架式的壁面爬行类机器人[5]，这种机器人由多层可以相对运动的框架构成，在框架上安装有吸盘，吸盘的交替吸附可实现机器人的运动。设计了一款双轮驱动多吸盘的玻璃幕墙清洗机器人爬行机构，建立了其力学模型和动力学模型，并进行了动力学仿真分析，为机器人的结构优化和运动控制奠定了理论基础。

2 玻璃幕墙清洗机器人爬行机构的设计

所设计的玻璃幕墙清洗机器人爬行机构，如图1 所示，包括1—吸附机构（两组）、2—垂直运动机构（两组）、3—本体支架、4—悬架机构（两组）、5—驱动轮（两组）。吸附机构1 连接垂直运动机构2，垂直运动机构2 连接本体支架3，本体支架3 连接悬架机构4，悬架机构4 连接行走轮5。……