爬杆喷涂机器人系统设计(2)

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3.3.1U形框架.15

3.3.2驱动轮设计16

3.3.3电机选型.17

3.3.4电源选型.17

3.4喷涂模块硬件设计.17

3.5本章小结..18

第四章爬杆喷涂机器人的电气控制.19

4.1单片机19

4.2无线遥控..20

4.3直流电机控制20

4.3.1直流电机.20

4.3.2直流电机驱动电路21

4.3.3直流电机控制程序21

4.5喷枪控制..25

4.5.1电磁阀驱动电路.25

4.5.2电磁阀开关程序.25

4.6本章小结..26

第五章移动机器人路径规划.27

5.1仿真软件的介绍..27

5.2蚁群算法理论27

5.3仿真过程与结果分析28

5.3本章小结..30

结论31

致谢32

参考文献..33

第一章绪论 1.1论文的目的和意义改革开放以来，中国逐渐加快了现代化建设的步伐，由于我国国民经济实力快速加强、群众的生活水平普遍得到提高。城市中随处可见的各种杆状建筑，它们不仅具有很强的实用功能，还作为城市中一道亮丽的风景而存在，成为城市的重要组成部分。它们大多5-30ｍ,其中的一些甚至高度达到一百米，因为这些杆件长期暴露在空气当中,因此就有了喷漆来保护它们的问题。目前传统的喷漆作业是需要人乘坐吊篮到高空去完成，人员面临的工作环境十分恶劣，且安全得不到可靠的保障，不管是时间成本还是经济成本都居高不下。随着机器人技术的出现与发展以及人的自我保护意识的增强,使得人们急切地希望能够使用机器人替代人工从事那些高空中的危险工作,进而将人从危险源[自-751*`论/文'网·www.751com.cn/、繁重的劳动环境中解放出来。研制出能够在工作环境中直接使用的爬杆喷涂机器人，会有实用价值，并将具备很好的市场价值以及社会价值。爬杆喷涂机器人的大规模应用必将使城市中杆状建筑的喷涂作业的成本得到极大地降低，与此同时，必将降低工作人员的危险系数，保障工人人身安全，使工作效率大幅提高。本论文所研究的爬杆喷涂机器人充分考虑到当前中国喷涂生产的客观工作条件，可以实现喷涂效果好、效率高，性能可靠等等目的。论文中所研究的爬杆喷涂机器人将能够具有较好的使用效果，省时省力，由于使用的是电能，因而对环境友好。
1.2国内外研究现状及存在的主要问题爬杆机器人种类繁多。根据动力源不同来分类的话,主要有机械式与气动式两类。根据控制系统的有无来分类的话，主要有普通型与智能型两类。普通型是指仅有动力源、执行机构。智能型除了设置有动力源和执行机构之外还具有控制机构。与普通型相比较，智能型的设计制造的难度更大。
1.2.1 国内外研究现状由于爬杆机器人必须克服自身重力并且紧贴在杆件的表面上运动,执行设定的任务,所以爬杆机器人是机器人研究方面的一个重要课题,具有多种不同的形式。在日常生产生活中，爬杆机器人也十分常见。国内外的研究人员很久以前就开始在爬杆机器人研究上投入了大量的精力，并取得了巨大的进步。当前,国内外专家学者研究设计的自主爬杆机器人主要有电动机械式爬杆机器人、电动液压式爬杆机器人以及气动蠕行式爬杆机器人等等。电动机械式爬杆机器人采用电动机作为动力源来驱动紧夹杆件的驱动轮往某个方向转动,从而使整个爬杆机器人顺着杆件运动。国外设计的爬杆机器人中比较典型的是由东京大学设计制作的关节型行走机器人,具备了在水平放置或竖直放置的杆件上运动的能力,并且具有很强的越障能力,能够绕着 T 型杆件和 L 型杆件运动。在国内，上海交通大学研发的气动蠕动爬缆机器人,见图 1-2,具备在不同倾斜角度的缆索上运动的能力,能够进行缆索的检测以及清洁任务,并且实现了部分智能化控制。该机器人是由爬模块器人组合上对应的工作模块研制而成的。爬杆机器人由上体、下体两个部分组成,它们之间有 2 个提升气缸以及 2 组导向轴副作为连接机构,能够运行一定的距离，提升气缸的活塞杆端头依靠浮动接头和上体安装板相连,缸体由中央轴与下体安装板相联。导向轴承座通过弹性垫装配在下体安装板之上。导向轴跟随上体安装板沿着导向轴承座内的直线轴承运动的时候,能够围绕轴线作摆动,这样整个机构就可以顺着缆索运动。