基于負(fù)壓吸附的輪式玻窗清潔機(jī)器人

目前，市場(chǎng)上雖然出現(xiàn)了一些爬壁機(jī)器人，但至今還沒(méi)有一種專門針對(duì)玻窗清潔的機(jī)器人。本文介紹了一種基于負(fù)壓吸附的輪式玻窗清潔機(jī)器人，將其用于高層住宅的的玻璃清洗工作。使用該機(jī)器人可以避免玻窗清潔帶來(lái)的高空作業(yè)危險(xiǎn)，而且其操作簡(jiǎn)單、使用方便，應(yīng)用價(jià)值高，市場(chǎng)前景廣闊。

　　1 玻窗清潔機(jī)器人系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)

　　該玻窗清潔機(jī)器人系統(tǒng)由手勢(shì)識(shí)別和清潔機(jī)身兩個(gè)部分組成，如圖1所示。手勢(shì)識(shí)別部分利用MXC6202二軸加速度傳感器測(cè)量人手控制過(guò)程中的加速度值，將采集到的加速度值送入單片機(jī)中處理，經(jīng)過(guò)一定的算法得到控制信號(hào)，并通過(guò)無(wú)線發(fā)射模塊發(fā)送到清潔機(jī)器人部分。清潔機(jī)身部分將接收到的手勢(shì)識(shí)別控制信號(hào)傳送給主控單片機(jī)［1］，經(jīng)過(guò)運(yùn)算處理后，產(chǎn)生兩路直流減速電機(jī)的控制信號(hào)和一路微型真空泵的控制信號(hào)，經(jīng)各驅(qū)動(dòng)器放大后，實(shí)現(xiàn)對(duì)直流減速電機(jī)和微型真空泵的驅(qū)動(dòng)和控制。

　　2 玻窗清潔機(jī)器人結(jié)構(gòu)

　　玻窗清潔機(jī)器人采用負(fù)壓吸附、輪式驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)［2-3］。工作時(shí)，機(jī)器人吸附在玻璃面上，通過(guò)全方位移動(dòng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)玻璃的清潔。清潔機(jī)器人結(jié)構(gòu)的三維實(shí)體模型如圖2所示，由車輪、過(guò)濾器、微型真空泵、同步齒形帶、直流減速電機(jī)、底盤、吸盤七部分構(gòu)成。該結(jié)構(gòu)系統(tǒng)簡(jiǎn)單、可靠、操作方便，可以滿足壁面移動(dòng)機(jī)器人在負(fù)載能力、速度以及可靠性方面的要求。

　　該機(jī)器工作原理：通過(guò)微型真空泵抽氣，在吸盤內(nèi)形成負(fù)壓，從而將機(jī)器人吸附在玻璃面上；由兩個(gè)直流減速電機(jī)控制兩排輪胎的同向同速、同向差速、異向同速、異向差速等運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)機(jī)器人上、下、左、右等運(yùn)動(dòng)。

　　3 玻窗清潔機(jī)器人驅(qū)動(dòng)模塊

　　機(jī)器人驅(qū)動(dòng)模塊是玻窗清潔機(jī)器人系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，因此，本文重點(diǎn)介紹了驅(qū)動(dòng)電機(jī)的選擇、電機(jī)的參數(shù)優(yōu)化及驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)。