第2章风管清扫机器人遥操作系统简介
风管清扫机器人是一个涉及到机械、电子通信、计算机、自动控制等多个领
域的机电一体化系统。在复杂环境下机器人要在中央空调管道内实现远程控制，
完成清扫任务，机器人必需设计稳定的控制系统、传感系统和通信系统，为遥操
作系统搭建稳定可靠的硬件平台。
2．1风管清扫机器人的工作原理和工作环境
风管清扫机器人在中央空调风管内进行清扫作业的原理如图2．1所示，将风
管清扫机器人从风管一侧的检修口放入风管，机器人在风管底部行进，通过清扫
臂上高速旋转的毛刷来把管壁上吸附的灰尘扫落，而后再通过大功率工业吸尘器
从风管另一侧的检修口将扫落下来的灰尘和异物吸除。
强力吸尘器
图2．1风管清扫机器人工作原理示意图
中央空调风管清扫机器人工作在密闭的复杂管道环境中，管道岔路和转角众
多，如图2．2所示；
省略部分
图2．2复杂风管环境总体示意图
坡道
由角铁框架产生
的风管底面障碍目前国内风管设计上没有标准的规范，风管结构形式多样，存在矩形(图2．3
a)、圆柱型(图2．3 b)管道，机器人工作环境恶劣，里面存在着管径变化、坡道、
岔道、弯道、支撑柱等垂直障碍、角钢固定架等水平障碍及其他较多的非结构化
复杂管道环境特征(图2．3 C)。为了实现对风管的有效清洗，机器人应当具备强
大的环境适应能力。
a)矩形管道 b)圆柱形管道
c)管道内部机构
图2．3实际管道图
2．2风管清扫机器人遥操作功能需求分析
与自主机器人控制系统不同，机器人遥操作系统在人工远程控制的方式下进
行工作，操作者通过控制台的操作设备输入控制命令，控制命令由网络传输到机
器人本体，机器人本体再根据命令执行相应的运动。远程控制过程中操作者无法
直观感知机器人本体现场工作状况，这就需要通过计算机仿真技术、网络视频技
术等将机器人本体现场工作状况反馈到控制台以增强操作者的临场感。根据遥操
作系统中反馈环节的结构和位置，遥操作者和机器人之间的人机交互以及机器人
自动化等级的不同，现有机器人遥操作系统控制方法可大致分为以下几种口3q钔：
直接控制、预测控制、监控控制。(如图2．4所示)
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