高空清洁机器人行走机构设计+CAD图纸(2)
4.1硬件设计 15
4.1.1控制器的选择 15
4.1.2步进电机驱动电路 16
4.1.3直流电机驱动电路 17
4.1.4 RC延时电路 17
4.1.5传感器控制及反馈电路 19
4.1.6电磁阀的控制电路 20
4.2软件设计 20
4.2.1设计要求 20
4.2.2控制系统流程图 20
4.2.3软件程序设计 22
结束语 25
致 谢 26
参考文献 27
第一章 绪论
1.1背景
近年来，为了进一步解放人类的劳动力，在危险的环境下保护工人的人身安全和健康，许多有知识有能力的科学家开始研究服务型机器人。机器人的发展由来已久，在上个世纪的时候，机器人多是为了工业生产方面的用途而研究，比如常见的焊接机器人、喷漆机器人、装配机器人等。随着科学技术的飞速发展，机器人的使用已不仅仅局限于工业生产，在医疗、社会服务等方面都有着非常重要的作用。
在现代的城市中，为了节约土地资源，增加利润，许多房地产开发商都选择将房屋建造成高楼大厦，而作为经济发达城市的主要标志就是各种各样的摩天大楼。这些大楼的外墙一般使用瓷砖或是玻璃作为装饰物，这样的装饰使得大楼更加美观，但是由于常年裸露在外，装饰物会沾染上许多的灰尘，这就要求定期对外墙进行清洗维护。而这类工作主要是由清洗工人在高楼吊篮的帮助下完成的，这样的工作环境恶劣，危险性很高，工作效率低，清洗一栋大楼需要耗时数十天，而工人们的自我保护意识逐日增强，不再愿意从事这样的高危工作。壁面清洁机器人就是在这样的背景下被开发出来的，它的出现不但解放了人类生产力，且降低了高空建筑的清洁成本，提高清洁效率。目前，很多国家都对这种机器人进行研究，并取得了一定的成果。
1.2国、内外研究现状
1966年，日本研制出第一个爬壁机器人，自此之后，日本、美国、英国等国家对于爬壁机器人逐渐兴起并得到蓬勃发展。
1982年,一种用于消防急救的爬壁机器人在东京的消防科学研究所被研制出来，主要是功能是将救援绳等营救物资搬运到失火的高楼，以便被困人员顺利从高楼逃脱。它是一个单吸盘双履带结构，整个机器人本体是一个真空吸盘装置，通过气泵产生的负压，利用履带与壁面之间的摩擦驱动机器人运动，通过控制两条履带之间的速度，使之产生速度差来实现转向功能，通过控制盒进行遥控操作。此后，日本的竹厂也采用相同的方法开发了一种用于检查外墙瓷砖粘贴情况的壁面诊断机器人，不同的是，它增加了两个排气扇以增加机器人的负载能力。日本的日晖也采用上述方法研制了用于放射性废液存储缺罐检查的壁面移动机器人IROW。IROW采用轮式行走机构，配备各种传感器和摄像头，可以实现监视和遥控的功能，自带的超声波测厚装置可以测量壁面材料的厚度。
1986年美国国际机器人公司研制了用于清洗摩天大楼的爬壁机器人“Sky Washer”。该机器人的移动由两组L型框架相对滑动,交替吸附来实现,每组框架有三只脚掌,每只脚掌上有两只真空吸盘,吸盘相对于壁面可以作直线运动,该机器人允许横向移动,并可跨越一定高度的障碍。
我国自行设计并研制的第一台壁面爬行式遥控检查机器人(BH-1型)诞生在哈尔滨工业大学机器人研究所,它是为我国的核电站而研制的，主要用于对核废料储罐进行安全情况检查（检查方法为超声波探伤及测厚）。BH-1型爬壁机器人的特点它的移动装置，采用了瑞典MECANUM公司的新技术—全方位轮，这是一种新的轮式结构。哈尔滨工业大学从 1988年开始在国家“863”高技术的支持下先后研制了两种爬壁机器人。1996年研制成功的多功能履带式罐壁喷涂检测磁吸附爬壁机器人是针对石油企业的储油、储水钢罐，定期喷砂除锈、喷漆防腐、涂层厚度进行检测等工作进行研制的。哈尔滨工业大学开发的另一个机器人是单吸盘驱动轮式爬壁机器人，即在真空吸附方式下，选择轮式移动方式，它采用全方位车轮结构，使机器人的本体方位不变，但移动方向可以是任意直线。该机器人自重20千克，负载能力15千克，移动速度0-2m/min，采用微机控制和有线遥控。