玻璃幕墻清洗機(jī)器人爬壁裝置及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì).pdf

1、當(dāng)今社會各種高樓大廈不斷涌現(xiàn)，其外墻經(jīng)常使用大塊玻璃幕墻進(jìn)行裝飾，然而玻璃幕墻的清洗難題一直困擾人們。針對此問題，本論文構(gòu)思設(shè)計(jì)一種自動清洗裝置，以減少或避免人工清洗中的不便和危險。本文側(cè)重清洗機(jī)器人爬壁裝置及運(yùn)動控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，研究內(nèi)容主要包括以下幾部分：
　　介紹國內(nèi)外爬壁機(jī)器人的研究及發(fā)展現(xiàn)狀，分析各種機(jī)器人本體結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)和不足，討論吸附方式的合理選擇，并總結(jié)常用控制系統(tǒng)及各種控制方式的適用條件和利弊。
　　根據(jù)機(jī)器人

2、常用結(jié)構(gòu)和爬壁運(yùn)動需要，設(shè)計(jì)出一種上下層交替運(yùn)動結(jié)構(gòu)的玻璃幕墻清洗機(jī)器人，并根據(jù)玻璃壁面的特點(diǎn)，選擇真空吸盤吸附作為機(jī)器人在壁面固定的手段，在此基礎(chǔ)上，簡述機(jī)器人運(yùn)行中的工作原理及性能指標(biāo)。
　　在確定機(jī)械結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，完成機(jī)器人控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。首先對各部分所需的驅(qū)動裝置和檢測元件進(jìn)行選型，并獨(dú)立設(shè)計(jì)核心控制板卡，板卡采用FPGA芯片作為控制核心，能夠?qū)崿F(xiàn)數(shù)據(jù)采集、A/D轉(zhuǎn)換、采樣存儲、外部通訊和驅(qū)動信號輸出等功能；其次完成板卡各

3、部分硬件電路設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)與計(jì)算機(jī)總線通訊；在此基礎(chǔ)上，利用VHDL語言完成對核心芯片內(nèi)部邏輯編程。
　　為保證機(jī)器人運(yùn)動控制精度，對驅(qū)動裝置采用的步進(jìn)電機(jī)構(gòu)建閉環(huán)系統(tǒng)并進(jìn)行建模分析。在研究常用算法的基礎(chǔ)上，搭建模糊PID控制器對步進(jìn)電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行調(diào)節(jié)，在Simulink中建立各部分仿真模型，將系統(tǒng)中各模塊依次對接，完成步進(jìn)電機(jī)閉環(huán)系統(tǒng)仿真，并對仿真輸出進(jìn)行分析。
　　在完成機(jī)器人硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，編寫控制軟件。通過分析整體控