真空吸附式壁面清洗机器人毕业设计论文 ㊣ 精品文档 值得下载

设变量参数均可编辑并将按建立时的设计意图而变化。

工程绘图工程绘图模块提供了自动视图布置剖视图各向视图局部放大图局部剖视图自动手工尺寸标注形位公差粗糙度符合标注支持标准汉字输入视图手工编辑装配图剖视爆炸图明细表自动生成等工具。

装配建模装配建模具有如下特点提供并行的自顶而下和自下而上的产品开发方法装配模型中零件数据是对零件本身的链接映象，保证装配模型和零件设计完全双向相关，并改进了软件操作性能，减少了存储空间的需求，零件设计修改后装配模型中的零件会自动更新，同时可在装配环境下直接修改零件设计坐标系定位逻辑对齐贴合偏移等灵活的定位方式和约束关系在装配中安放零件或子装配件，并可定义不同零件或组件间的参数关系参数化的装配建模提供描述组件间配合关系的附加功能，也可用于说明通用紧固件组和其它重复部件装配导航零件搜索零件装机数量统计调用目录参考集装配部分着色显示标准件库调用重量控制在装配层次中快速切换，直接访问任何零件或子装配件生成支持汉字的装配明细表，当装配结构变化时装配明细表可自动更新并行计算能力，支持多硬件平台。

建模方法提供了强大的三维建模功能，其设计方法可分为自底向上的设计和自顶向下的设计，自底向上的设计所谓自底向上的设计方法，就是在产品建模时先通过软件建立各零件的三维模型，然后装配得到产品或部件的装配模型，最后由这些模型关联生成产品的二维工程图。

具体而言就是先绘制草图，然后通过特征工具生成基体特征，在基体特征上生成其它派生特征，其中需要利用尺寸几何关系方程式等方法在各特征之间建立关联关系，最终形成零件模型。

当产品中与个部件相关的零件全部生成后，进行装配生成部件的装配模型，直至生成整个产品的装配体模型。

自顶向下的设计与自底向上的设计相对应的是自顶向下的设计方法，其主要思想是在装配体环境下进行全部零件的建模，后设计的零件可以参考先设计零件的位置轮廓以及特征甚至草图进行建模，系统自动建立新的外部参考。

当参考发生变化时，所建立的零件或特征也会发生相应的变化，不仅做到尺寸参数全相关，而且实现几何形状零部件之间全自动完全相关，并且为设计者提供完全致的界面和命令进行全自动的相关设计环境。

用户可以在装配布局图做好的情况下，进行设计其它零部件，并保证布局图零部件之间全自动完全相关，旦修改其中部分，其它与之相关的模型尺寸等自动更新，不需要人工参与。

两种建模方法的比较及本系统所采用的建模方法自底向上的建模实现起来比较简单，是目前产品设计中应用得比较普遍的种建模方法，但这种建模方法与人们传统的设计方法思路相反。

传统的设计方法是先由设计要求得出产品的大致形状，进而细化得出各零件。

自底向上的建模则是先有零件，后有装配体，由于零件建模时彼此孤立，因此容易发生干涉，要逐步地调整零件结构使其适合装配要求。

自顶向下建模方法的优点是符合人正常的设计思维，而且在装配体环境下关联建立零部件模型，系统会自动地添加些必要的约束关系，省去了设计者的诸多麻烦。

但这种建模方式要求设计者必须对建模对象充分地熟悉，有深厚的应用技术与很高的空间思维能力及驾驭各种复杂关系的能力。

本系统根据机器人本体机构的特点，选择以主要自底向上的建模为主，自顶向下的建模为辅的复合建模方法。

对于主要零部件均采用自底向上的方式建模，而对于总装配以后的修正则采用自顶向下的建模方法。

新型越障式高空清洁卫士建模实例新型越障式高空清洁卫士吸盘安装架是用于安装吸盘和连杆机构的部件，设计和建模过程相对较复杂，因而这里我们选取吸盘安装架如图为例，简述中建模的般过程和思路。

图吸盘安装架吸盘安装架的建模绘制吸盘架底部草图如图退出草图，拉伸距离为。

选择特征操作孔特征成型沉头孔，并指定位置，参数设置如图。

选择平面为草绘平面，绘制草图如图，完成并退出草绘，对称拉伸距离为。

选择吸盘架底部上端面为草绘平面，中心画圆，半径，拉伸距离为，选择求交，选择步骤拉伸实体如图。

同理，选择拉伸求差，完成吸盘安装架的建模如图。

图吸盘架底部草绘平面孔参数设置图草绘平面图拉伸实体求交主要部件的装配装配模型中零件数据是对零件本身的链接映象，保证装配模型和零件设计完全双向相关，并改进了软件操作性能，减少了存储空间的需求，零件设计修改后装配模型中的零件会自动更新，同时可在装配环境下直接修改零件设计坐标系定位逻辑对齐贴合偏移等灵活的定位方式和约束关系。

选择文件新建，建立个新模型文件，以文件名装配从结构可看出对机器人本体可靠吸附影响最大的是在重力作用下的下滑力，也就是说每组处于吸附状态的吸盘要能产生的真空吸附力才能保证机器人在重力作用下不下滑，每个吸盘组有三个吸盘。

这样每个吸盘上只需要负担的力。

吸盘直径可以用下式确定有效式中吸盘的真空度，根据实际情况取为单个吸盘的吸附能力为吸盘有效面积为吸盘的实际直径为安全系数，选取为吸盘的直径为由表吸盘的技术参数可以看出，选取直径为的吸盘就完全可以满足需要，直径的吸盘在下的脱离力为。

根据计算，每个吸盘组由三个吸盘组成。

这三个吸盘的布局形式为正三角形排列。

根据力的合成原理把三个吸盘的吸附力合成为个作用点在几何中心方向同三个吸盘各自的吸附力大小等于三个力的大小之和的合成力，并且不附加任何力矩。

表吸盘的技术参数吸盘直径使用于吸盘支座安装螺纹有限吸盘直径在下的脱离力吸盘重量规格规格规格规格规格腿部连杆的校核及有限元分析腿部连杆的强度校核由于工作过程中，机器人不会因重力分力下滑和倾覆力矩翻转，因而可把靠近壁面连杆端当做固定连接。

左右连杆受力对称分布，则只需要分别校核上下连杆强度，上下连杆受力分析如图根据设计的要求，我们采用防锈铝，除具有良好综合性能外，并且价格便宜，质量小。

根据式和可分别计算得对于连杆有因为连杆受到拉弯组合变形，如图受力分析知，在危险截面的上边缘各点发生最大拉应力，且为其中，根据截面的形状不同，其抗弯界面系数也就不同。

可以用比值来衡量截面形状的合理性和经济性。

比值较大，则截面的形状较为经济合理。

英于年著自然哲学与机械技术讲义书中指出矩形木梁的合理高宽比为时，强度最大时，刚度最大。

因而时是最优截面比例。

将数据代入即所以截面尺寸腿部连杆有限元分析和结构优化有限元分析，利用数学近似的方法对真实物理系统几何和载荷工况进行模拟。

还利用简单而又相互作用的元素，即单元，就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统对腿部连杆进行有限元分析，找出单元应力位移最大点，从而有目的对其进行结构的优化，保证结构的刚度和强度。

分析过程结构优化结论论文在壁面清洗机器人关键技术研究的基础上，分析总结高空作业机器人的些设计要求和原则，设计了高空清洁卫士的构型，并创新性地提出了越障系统。

本论文的研究成果如下主要从壁面机器人行走机构越障机构吸附技术和驱动技术等四个方面进行设计，并详细的对越障连杆机构进行分析。

利用建模装配和分析技术，对高空清洁卫士进行仿真和结果分析，证实其可行性。

对高空清洁卫士附着技术进行校核并构型力学特征，校核其关键结构，保证了其工作的安全性和可靠性。

对重要机构进行了有限元的分析，分析其单元应力位移。

有效的进行结构的优化设计。

当然，作为多学科交叉的机器人技术，壁面机器人的设计是个复杂的过程，对其我们还有很多的工作要做，尚有以下几个方面内容亟待研究由于壁面机器人动作的复杂性，本文对控制系统没有进行分析和研究。

附着技术现主要用于光滑或较光滑的壁面，并不适用太粗糙表面。

机器人壁面适应性仍然需要更深的研究，需要更多的实践的检验。

致谢本论文是在教授的悉心指导下完成的。

从论文的选题研究内容的确定直至论文的撰写，都得到导师监督和耐心细致的指导。

导师严谨而又科学的治学态度，使我受益匪浅并将在我今后的工作和学习中，给予我启迪和促进。

至此论文完成之际，向导师致以崇高的敬意和衷心的感谢。

参考文献附录体命名该文件，在开始菜单中选择装配，打开应用模块开始装配。

选择插入组件添加组件，插入吸盘架和小吸盘模型选择，进行面对齐装配如图选择进行孔的中心对齐如图，单击确定，完成个吸盘的装配。

同理，按照步骤，继续添加吸盘如图。

选择插入组件添加组件，插入连杆，选择，进行面对齐装配如图选择进行孔的中心对齐如图，单击确定。

图对齐装配图同心装配图吸盘吸盘架图腿部吸盘结构第四章新型越障式高空清洁卫士步态分析与设计第五章机器人关键部分校核与有限元分析新型越障式高空清洁卫士附着技术选择壁面清洗机器人附着机理机器人在壁面正常工作条件下，稳定地吸附在壁面，并且在定的外力干扰下保持附着状态不被破坏。

机器人工作失效形式主要可分为滑落和翻倒。

其中滑落表现为机器人的附着面与壁面发生相对滑动翻倒表现为机器人由于倾覆力矩，附着面脱离壁面，从而翻滚跌落离开壁面。

对于壁面工作的机器人，两种失效形式都会对机器人造成巨大的破坏，因而在设计过程中要避免。

造成两种不同失效形式的原因是由机器人的受力情况决定的，滑落失效是由于机器人驻留保持力如摩擦力不足造成的，而翻倒失效则是由于抗翻倒力矩不足造成的。

壁面清洗机器人附着条件高空清洁卫士附着在壁面上必须克服自重和由重力产生的倾覆力矩，也就是说，机器人附着在壁面上始终具有下滑趋势和翻倒趋势，这两种运动趋势都是由重力产生的，但需要不同的力来平衡。

下滑的重力分量由机器人与壁面之间的摩擦力来平衡，翻倒力矩由附着装置产生的吸附力系构成的力矩来平衡。

由此构成了附着条件的二元性，机