資源描述：
《玻璃幕墻清洗機器人爬壁運動控制系統(tǒng)設(shè)計.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、玻璃幕墻清洗機器人爬壁運動控制系統(tǒng)設(shè)計劉永平，張世一，藺卡賓(蘭州理工大學機電工程學院，甘肅蘭州730050)DesignofControlSystemforHigh——riseBuildingsGlass——wallCleaningRobotLIUYongping，ZHANGShiyi，LINKabin(SchoolofMechanicalandElectronicalEngineering，LanzhouUniversityofTechnology，Lanzhou730050，China)摘要：針對高層建筑玻璃幕墻清洗問題，開發(fā)0引言了
2、一種雙層結(jié)構(gòu)玻璃幕墻清洗機器人，對機械人本體結(jié)構(gòu)及爬壁運動控制系統(tǒng)進行設(shè)計，以FPGA芯玻璃幕墻是現(xiàn)代高層建筑的主要裝飾方法之一片為核心，對控制系統(tǒng)各部分硬件進行設(shè)計選型，，但其清洗問題一直是困擾人們的一大難題，利并編寫上位機控制軟件。采用模糊PID算法對步用機器人清洗已經(jīng)成為發(fā)展的必然趨勢。進電機實現(xiàn)閉環(huán)控制，利用Matlab軟件對步進電機設(shè)計了一種玻璃幕墻清洗機器人[】]。機械本體進行了仿真分析。仿真結(jié)果表明，機器人運行狀態(tài)采用雙層交替運動的結(jié)構(gòu)，可完成前進、后退、轉(zhuǎn)彎穩(wěn)定，具有較高的實用性。動作。根據(jù)玻璃表面平整光滑的特點，采用真空吸
3、關(guān)鍵詞：機械結(jié)構(gòu)；硬件設(shè)計；模糊PID；仿真分附方式作為機器人在玻璃墻面的附著手段，利用步析；軟件編程進電機作為機器人的驅(qū)動裝置。控制系統(tǒng)選用FP-中圖分類號：TP242GA作為控制核心，構(gòu)建帶有模糊PID算法的閉環(huán)文獻標識碼：A控制系統(tǒng)，利用LabVIEw軟件編寫上位控制程序，文章編號：1001—2257(2015)09—0072—04實現(xiàn)對機械本體運動的實時控制。Abstract：Tosolvetheproblemofglasswall1機器人機械結(jié)構(gòu)設(shè)計cleaningforhigh—risebuildings，thisresearc
4、hde—velopedakindofglasscurtainwallcleaningrobot1．1機械本體結(jié)構(gòu)withadoublelayerstructure，anddesignedthero—高樓玻璃幕墻清洗機器人機械結(jié)構(gòu)如圖1所botstructureandwallclimbingmotioncontrolsys-示，在機器人作業(yè)過程中，通過吸盤組交替吸附墻tem．Thevarioushardwarecomponentsofthecon—面，實現(xiàn)上、下兩層協(xié)調(diào)動作。當下層吸住時，上層trolsystemaredesignedwith
5、FPGAchipatthe向前移動，移動完成之后，上層吸住，下層脫離墻面core，andthehostcontrolsoftwareiswrittenatthesametime．FuzzyPIDalgorithmisusedtoa—chieveclosed—loopcontrolofthesteppermotor，andthemotorisanalyzedwithMatlab．Simulationresultsindicatesthattherobot’Srunningstatusisstableandhashighpracticabili
6、ty．Keywords：mechanicalstructure；hardwarede—sign；fuzzyPID；simulationanalysis；softwarepro—gramming收稿日期：2015一O4一l7圖1玻璃幕墻機器人機械結(jié)構(gòu)·72·《機械與電子)2015(9)玻璃幕墻清洗機器人爬壁運動控制系統(tǒng)設(shè)計向前移動，這樣循環(huán)往復(fù)實現(xiàn)機械本體的直線運前進、轉(zhuǎn)彎和上下層切換的功能，其中上、下層前進動。需要轉(zhuǎn)彎時，上層吸盤吸住，下層相對上層旋及轉(zhuǎn)彎電機配光電編碼器。2個電磁閥負責完成上轉(zhuǎn)，隨后下層吸住，上層旋轉(zhuǎn)。通過前進、轉(zhuǎn)彎2種下
7、2層氣路的切換。運動的配合實現(xiàn)全方位移動。核心控制板需要具有模擬信號采集處理、任意1．2各部分組成及功能頻率TTL輸出、數(shù)字IO和總線通訊等功能。FP—機械結(jié)構(gòu)主要由吸附系統(tǒng)、移動系統(tǒng)、上下層GA芯片集成內(nèi)嵌乘法器[5]和運算電路，是作為核切換系統(tǒng)和旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)4部分組成。吸附機構(gòu)由真空心處理元件的最佳選擇。故根據(jù)設(shè)計需求搭建控吸盤、真空泵和電磁閥組成。通過真空泵抽氣，使制電路，F(xiàn)PGA控制板整體結(jié)構(gòu)如圖3所示。吸盤產(chǎn)生負壓，機械本體吸附于玻璃幕墻表面。移動系統(tǒng)主要由上下層支架、移動導(dǎo)軌和步進電機等嘲構(gòu)成，移動時通過電機旋轉(zhuǎn)帶動機器人前、后運動
8、。Q∞m嘲上下層切換機構(gòu)主要由移動滑塊、齒條導(dǎo)軌和步進HA悃畫巫電機等構(gòu)成，通過電機正反轉(zhuǎn)實現(xiàn)上、下層切換。面麗一———rL1旋轉(zhuǎn)機構(gòu)主要由旋轉(zhuǎn)中心柱、旋轉(zhuǎn)齒盤導(dǎo)軌、齒輪圖3FP
