基于負壓吸附的輪式玻窗清潔機器人

目前，市場(chǎng)上雖然出現了一些爬壁機器人，但至今還沒(méi)有一種專(zhuān)門(mén)針對玻窗清潔的機器人。本文介紹了一種基于負壓吸附的輪式玻窗清潔機器人，將其用于高層住宅的的玻璃清洗工作。使用該機器人可以避免玻窗清潔帶來(lái)的高空作業(yè)危險，而且其操作簡(jiǎn)單、使用方便，應用價(jià)值高，市場(chǎng)前景廣闊。

　　1 玻窗清潔機器人系統總體結構

　　該玻窗清潔機器人系統由手勢識別和清潔機身兩個(gè)部分組成，如圖1所示。手勢識別部分利用MXC6202二軸加速度傳感器測量人手控制過(guò)程中的加速度值，將采集到的加速度值送入單片機中處理，經(jīng)過(guò)一定的算法得到控制信號，并通過(guò)無(wú)線(xiàn)發(fā)射模塊發(fā)送到清潔機器人部分。清潔機身部分將接收到的手勢識別控制信號傳送給主控單片機［1］，經(jīng)過(guò)運算處理后，產(chǎn)生兩路直流減速電機的控制信號和一路微型真空泵的控制信號，經(jīng)各驅動(dòng)器放大后，實(shí)現對直流減速電機和微型真空泵的驅動(dòng)和控制。

　　2 玻窗清潔機器人結構

　　玻窗清潔機器人采用負壓吸附、輪式驅動(dòng)結構［2-3］。工作時(shí)，機器人吸附在玻璃面上，通過(guò)全方位移動(dòng)，實(shí)現對玻璃的清潔。清潔機器人結構的三維實(shí)體模型如圖2所示，由車(chē)輪、過(guò)濾器、微型真空泵、同步齒形帶、直流減速電機、底盤(pán)、吸盤(pán)七部分構成。該結構系統簡(jiǎn)單、可靠、操作方便，可以滿(mǎn)足壁面移動(dòng)機器人在負載能力、速度以及可靠性方面的要求。

　　該機器工作原理：通過(guò)微型真空泵抽氣，在吸盤(pán)內形成負壓，從而將機器人吸附在玻璃面上；由兩個(gè)直流減速電機控制兩排輪胎的同向同速、同向差速、異向同速、異向差速等運動(dòng)狀態(tài)，從而實(shí)現機器人上、下、左、右等運動(dòng)。

　　3 玻窗清潔機器人驅動(dòng)模塊

　　機器人驅動(dòng)模塊是玻窗清潔機器人系統的關(guān)鍵部分，因此，本文重點(diǎn)介紹了驅動(dòng)電機的選擇、電機的參數優(yōu)化及驅動(dòng)電路的設計。