类物质污染从而影响城市的美观，同时空气中混合的酸性物质也会对这些城市建筑特别是金属杆件造成损坏，加快它们的生锈过程，并缩短它们的使用寿命，因此需要定期进行壁面维护工作。在市政工作中，主要是通过人工工作的因此，存在着很多问题，特别市政工作中的清洗工作许多都要人工清洗，在些高空建筑上的清洗如果人工清洗就会造成很大的危险性，而在些具有化学试剂或者有毒物质的工作环境中，就会对人产生很大的危险性，这无形中增大了市政工作的成本，而且有可能对坏境造成二次污染，对周边环境造成影响，而如果使用高压水枪，其成本更加高，而其使用范围也不宽，只局限于些高空无遮挡的物体，同时水枪必须安置在空旷的位置否则会影响周边的日常生活。另外，对于较粗的杆件，人工攀爬和工程车作业都比较方便，但是对于些直径较细，强度较小的杆件比如路灯杆等，人工攀爬较为困难。应用带升降机的工程车进行作业，作业成本较高，而且对于狭窄的胡同，工程车难以进入，造成作业困难，因此本课题拟设计爬杆机器人，可以在没有障碍的光杆上爬行。对人工攀爬较难的作业具有较大的实际意义。国内外研究现状从功能上讲，爬杆机器人无非包含基本的行走功能和辅助的作业功能例喷涂检测缠绕和修复等，纵观这些国内外管道外机器人的行走工作原理，不外乎以下几种基于自锁或静摩擦原理的气动蠕动式机构基于滚动摩擦原理的螺旋爬升机构基于克服动摩擦直线行走的机构基于移动副和转动副的关节式爬行机构基于并联机构的并联式爬行机构。下面将介绍几种典型的爬杆机器人。爬杆作业机器人设计图螺旋式爬杆机器人图自动喷涂爬杆机器人螺旋式爬杆机器人如图所示机器人抱紧在管壁上，通过驱动导轮实现在管壁上的运动，其抱紧力即预紧力是通过用专用螺母扳手调节螺母，从而实现调节抱紧弹簧的压力，使机器人获得足够的抱紧力，如果机器人的工作坏境发生了变化，可以根据不同的管径，选择支撑架上不同的连接孔，从而可以得到要求的抱紧力。该机器人的载荷量比较大，运行也较为平稳，同时可以适合不同的管径，但他的不足之处就在于，只能够运行在连续性的管道上，而对于非连续性的管道，该机器人就无法工作。自动喷涂爬杆机器人工作时，先必须调节机器人的下体位置，把机器人全部放在要进行工作的管道上，当完成了机器人的连接固定后启动机器人行走机构，机器人在管道上开始行走，同时配合喷枪的往复运动，实现对管道的自动化喷涂。爬杆作业机器人设计该机器人的特点结构较为简单，而且可靠性较高，能够代替人工操作，这样可以实现对管道的自动化喷涂，但由于其结构的局限性，并适合变直径的管道。研究内容经过仔细研究分析后认为，人在爬杆或爬树的过程中，人的运动具有很好的参考价值，如图所示，人在爬升的过程中，般是先两脚夹紧，然后身体上移，再收腿，整体上移，往复动作，从而爬升的过程。图人爬树的姿势本文设计的爬杆机器人就是仿照人爬树的原理，其结构组成包括夹持机构，由上下机械手爪组成，实现对杆的抱紧，通过上下机械手爪的交替夹紧来实现爬杆机器人的支点定位和蠕动移动机构，由连杆机构，凸轮机构，实现攀爬动作驱动机构，整个机器人采用个电机驱动，既减轻了重量，又满足了运动要求。结构示意图如图所示。爬杆作业机器人设计图爬杆机器人结构示意图设计要求该机器人攀爬直径为变直径杆，载重，机器人在全负载情况下应该能够保持的运行速度，且直立爬行机器人的传动系统应该具有自锁机构以克服重力的影响。爬杆作业机器人设计爬杆作业机器人总体方案设计机械方案设计本文设计的爬杆机器人攀爬的是的变直径杆，本文设计的机器人仿照人爬树的原理，其结构组成包括夹持机构，由上下机械手爪组成，实现对杆的抱紧，通过上下机械手爪的交替夹紧来实现爬杆机器人的支点定位和蠕动移动机构，由连杆机构，凸轮机构，实现攀爬动作驱动机构，整个机器人采用个电机驱动，既减轻了重量，又满足了运动要求。结构示意图如图所示。整个机体长约，宽约，高约，总重不超过包括电机重，爬行部分主体结构为根长为的铝合金钢管可以用硬塑料管或者其他轻型材料代替，作为机架和机器人上部滑动的导轨，同时作为旋转部分的轴，结构紧凑零件的功能得到了扩展。在导轨，并通过液晶显示。振荡时钟电路和复位电路由单片机内部给出。直流电机转动速度由液晶显示。操作开关状态可由液晶显示器显示。直流电机控制程序外部中断入口地址定时中断入口地址此次直流电机的设计以字符夜晶的显示程序为主程序爬杆作业机器人设计打开中断总开关打开外部中断开关打开外部中断下降沿触发设置定时工作方式设置定时初值打开定时中断开关定时器开始定时夜晶显示的字符首地址脉宽的初值的字符个数中断的标志的字符个数,爬杆作业机器人设计显示速度的十位显示速度的个位使夜晶始终显示当前电机的速度速度不变时等待速度变时重新读入速度使夜晶显示的些初始设置清屏并光标复位设置显示模式位行点阵显示器开光标开光标允许闪烁文字不动，光标自动右移爬杆作业机器人设计写入显示起始地址写入控制命令的子程序写入数据子程序准备写入数据定时中断服务程序周期定脉宽从控制键盘中读取操作命令爬杆作业机器人设计加速操作减速操作爬杆作业机器人设计正转操作正转标志反转操作反转标志停止操作延时子程序爬杆作业机器人设计代码代码代码爬杆作业机器人设计结论与展望本机器人的主要结构运用了许多机构，包括曲柄滑块，凸轮机构等等，该机器人的主要特点体现在，通过个电机实现不同机构之间的联动，这就减少了驱动源的数量，这样也可以达到减少实验费用，同时由于该机器人需要具有定的载荷，因此该机器人的大多数结构采用了铝材作为结构材料，这样就可以减轻机器人的总重量，进而可以负载更多部件，提高了机器人的爬行速度。在机器人的设计方案中，研究方案很好的保证了机器人的整体协调动作，并且很好的解决了机器人的自锁问题。通过本次机器人设计主要有以下几个方面的总结功能创新这种机器人可以适用于多种有杆状物的场合，对城市的杆状物的清洗以及维护，对城市公共设施的清洗和维护来说是次革命性的改变。结构创新该机器人的机械手是依靠弹簧的预紧力固定在杆上的。因此，可以很好的优化机器人的结构，以凸轮，曲柄滑块机构，移动凸轮等机构构成机器人主体结构，这些机构实现了多动作协调联动和变直径杆的攀爬。同时，该机器人只是个工作平台，我们可以在该平台上搭载不同的工作机器，这样就可以在杆状建筑上完成更多的工作，这样对于高空作业具有很好可推广性，以及可操作性，其应用范围也大大的得到了提高。爬杆作业机器人设计参考文献陈明森爬杆机器人运动原理及动力学研究硕士学位论文武汉武汉理工大学，宋异半导体芯片测试自动物料传送设备的研究武汉华中科技大学，蔡开仕新型无侧压连杆内摆线内燃机关键技术研究广州华南理工大学，薛维杰汽车离合器执行器设计与控制方法研究北京北京交通大学，王晓光等蠕行式仿生变直径杆爬行机器人设计机械制造扬廷力等著机器人机构拓扑结构学北京机械工业出版社杜立具有自适应功能的机械零件库系统的研究与应用合肥合肥工业大学，刘立山圆筒式谷物种子干燥机的研制北京中国农业大学，宁静复合易拉罐成型机的设计与研究西安陕西科技大学，王永鼎滩涂半浮式养殖紫菜收割机与采后冷藏保鲜技术研究上海上海水产大学，刘可如单晶铜杆生产工艺及设备的研究与开发广州广东工业大学，杨天兴齿形链式牧草收割机的研究与设计兰州甘肃农业大学，李艳莉型模切机间歇机构创新设计与研究西安西安理工大学，崔博文噪声测量用机械臂的结构及控制合肥合肥工业大学，王广来玉米收获机之摘穗机构的理论研究与改进分析青岛青岛科技大学，赵剑坤磁吸附爬臂机器人平台的设计及相关问题研究广州华南理工大学，杨明远等的人机接口模块设计与实现液晶与显示爬杆作业机器人设计致谢在大学学业即将完成之前，在这里首先要感谢我的毕业设计指导老师赵爽老师，在她细心的指导下，我基本上完成了毕业设计所规定的任务量，达到了毕业答辩的要求，顺利完成了毕业，赵老师丝不苟的态度让我受益匪浅，同时赵老师也教导我，要以实在，诚实的态度完成毕业设计，不应该得过且过，那样不仅对自己没有好处，对其他人也没有好处，当我遇到问题时赵老师总是细心，细致给我分析问题所在，同时教我怎样去寻找答案，对于些结构上的问题赵老师总是向我提些具有决定性的建议，让我的设计更进步，让我学到不少东西。在此我衷心感谢赵老师等老师对我耐心的指导，使我能够顺利毕业，在毕业设计期间老师们严谨的治学态度，对学生认真负责的态度，忘我的敬业精神与奉献精神，给我留下了深刻的影响，这辈子都值得我学习。在此我感谢他们在这个学期内也包括以前对我细心的指导和帮助，永远不会忘记他们对我鼓励和敦敦教诲，我将铭记终生。同时还要感谢我的同学，感谢他们在我的毕业设计当中帮我查找资料，跟我起交流，讨论毕业设计当中出现的种种问题，在他们的帮助下我少走了许多歪路。最后对所有关心过我的老师和学长以及同学表示最衷心的感谢，我的顺利毕业离不开你们的帮助，在今后的人生我定会记住你们的好的，我将继续努力，发奋图强，向着更高的目标不断前进。摘要在市政工程中，有大量的安装及维修等工作需要爬杆作业。对于较粗的杆件，人工攀爬和工程车作业都比较方便，但是对于些直径较细，强度较小的杆件比如路灯杆等，人工攀爬较为困难。因此本文设计了爬杆机器人，可以在没有障碍的光杆上爬行，对人工攀爬较难的作业具有较大的现实意义。本文设计的爬杆机器人由曲柄滑块机构并联盘形凸轮机构移动凸轮机构以及上下机械手爪等组成，通过弹簧的预紧力来实现机器人手爪对杆的抱紧，通过曲柄滑块机构凸轮机构等实现攀爬动作，同时机器人只需个驱动源就能带动整个机器人的运动，能攀爬变直径的杆，工作简单可靠，运动灵活，可以广泛应用于各种高空作业。关键字爬杆机器人，变直径杆，夹紧，攀爬，爬杆作业机器人设计目录绪论研究目的国内外研究现状研究内容设计要求爬杆作业机器人总体方案设计机械方案设计电气控制系统设计小结机械系统设计减速机构设计曲柄滑块机构设计凸轮机构的设计机械手爪设计电动机选择电气控制系统论述直流电机单元电路设计与分析直流电机控制系统的实现结论与展望参考文献致谢爬杆作业机器人设计绪论研究目的目前全国日益加快的现代化建设步伐随着我国经济的快速增长人民生活水平日益不断提高，城镇中随