杜微　孫雅萍　孟艷萍

摘 要：爬墻機(jī)器人的關(guān)鍵技術(shù)在于機(jī)器人在墻面爬行過(guò)程中能否與墻面保持緊密的接觸。擦窗機(jī)器人是通過(guò)在玻璃表面一面行進(jìn)一面完成清洗窗戶表面的一款自動(dòng)化產(chǎn)品。通過(guò)對(duì)擦窗機(jī)器人在跨越運(yùn)動(dòng)時(shí)的力學(xué)分析，得出了一般情況下機(jī)器人在跨越時(shí)保證不發(fā)生傾翻和下滑的狀態(tài)下進(jìn)行跨越的條件公式。

關(guān)鍵詞：爬墻機(jī)器人；關(guān)鍵技術(shù)；力學(xué)分析

隨著高空擦窗作業(yè)難度和危險(xiǎn)性的加大以及科技的進(jìn)步，出現(xiàn)了一些高空作業(yè)的擦窗機(jī)器，代替了手工勞動(dòng)。目前市場(chǎng)上的家用擦窗機(jī)器人主要有單面真空吸力和雙面磁力的兩種，基本無(wú)法跨越窗框進(jìn)行作業(yè)。擦窗機(jī)器人在擦窗時(shí)進(jìn)行跨越動(dòng)作而不滑落和傾翻是家用擦窗機(jī)器中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。針對(duì)目前擦窗機(jī)器人的使用情況，設(shè)計(jì)了一款新型的擦窗機(jī)器人，并對(duì)機(jī)器人的力學(xué)特性作了深入分析和探討，給出了滿足要求的條件公式。為機(jī)器人的設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

1 擦窗機(jī)器人的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

擦窗機(jī)器人的機(jī)構(gòu)分為兩個(gè)車(chē)體，采用履帶式的運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)，兩個(gè)車(chē)體由大臂和小臂連接。車(chē)體與玻璃之間的貼服力由真空吸盤(pán)產(chǎn)生的吸力吸附。履帶與玻璃之間的壓力由彈簧力產(chǎn)生，為了使壓力均衡，每條履帶上有兩個(gè)壓力點(diǎn)。

2 小車(chē)橫向受力分析

在圖1中，小車(chē)沿著Y軸運(yùn)動(dòng)，其受力情況為：受重力G1，G2，G3；吸盤(pán)吸力V；接觸面對(duì)小車(chē)1的總支撐反力N；接觸面對(duì)小車(chē)1中的吸盤(pán)的支撐反力N2；接觸面對(duì)小車(chē)1中的履帶的總支撐反力N1，N3；驅(qū)動(dòng)電機(jī)的扭矩；接觸面對(duì)小車(chē)1的摩擦力Ffy；Ffz；吸盤(pán)與行走機(jī)構(gòu)之間用彈簧連接，彈簧對(duì)小車(chē)和吸盤(pán)的彈力為F彈，大小相等方向相反，這個(gè)力屬于小車(chē)內(nèi)部的力。

4 結(jié)束語(yǔ)

新款機(jī)器人分為兩部分，可以完成清洗、行進(jìn)和跨越窗框的動(dòng)作。為了使新款機(jī)器人在完成擦窗運(yùn)動(dòng)時(shí)能更加牢固地貼服在玻璃上，對(duì)擦窗機(jī)器人進(jìn)行了受力分析，通過(guò)受力分析得到了在滿足不打滑和不傾翻的條件下最大的驅(qū)動(dòng)力。為機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]錢(qián)志源，付莊，趙言正.一種在驅(qū)動(dòng)輪打滑情況下爬壁機(jī)器人動(dòng)力學(xué)建模方法[J].上海交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2007，6（6）.

[2]嚴(yán)世榕，S.K.Tso，聞邦椿.爬墻式機(jī)器人安全系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)變結(jié)構(gòu)控制研究[J].機(jī)器人ROBOT，2002，3.

作者簡(jiǎn)介：杜微（1977-），女，漢族，吉林省長(zhǎng)春市人，長(zhǎng)春工程學(xué)院，講師，研究領(lǐng)域?yàn)闄C(jī)械設(shè)計(jì)自動(dòng)化與仿真。