1. 研究目的与意义（文献综述）

本人所选的毕业设计题目为壁面清扫机器人结构设计与分析。如今城市化进程愈发迅猛，现代都市的高楼大厦在数量和高度上都不断突破。而大规模的城市建设而导致的大气污染也越发严重，灰尘问题促进了建筑物外墙清洗行业的兴起，外墙清洗业在我国已引起普遍注意和重视。在这样的背景下，人们需要依靠升降机平台利用人工来逐层地清洗大楼壁面，这种清洗方式不但浪费时间和劳动力，而且利用人工劳动来进行高楼大厦的壁面清洗也存在一定的安全隐患。

而随着机器人技术的出现和发展以及人们自我保护意识的增强，人们迫切希望能用机器人代替人进行这些高空极危险的作业，从而把人从恶劣的环境和繁重的劳动中解脱出来。因此，壁面清洗机器人也就应运而生，本课题来自于社会实际的需求，设计出一款爬壁机器人进行对高楼的壁面进行清洗。壁面清洗机器人的发明和使用将大大降低高层建筑的清洗成本，提高劳动生产率，并改善工人的劳动环境，势必会带来清洁行业的一次革命，因此，壁面清洗机器人的设计和研究有着良好的应用前景。

壁面清洁洗机器人隶属于特种机器人，由于其将为人类带来巨大的经济效益和社会效益。因此，各工业发达国家都投入大量人力物力，积极进行其理论和技术研究。在国外，对爬壁机器人的研制日本起步比较早。1978年，日本化工机械技术服务株氏会社研发了两款壁面爬行机器人：pc型核电站外墙面清洗机器人和pd型核电站壁面清洗机器人。从80年代开始，爬壁机器人的研究在国内外取得了突飞猛进的发展，有很多具有新结构和应用在新领域的爬壁机器人被开发出来，有的已进入实用阶段；到90年代初，国内外已有11台不同类型的爬壁机器人研制成功，其中技术发展最快的当属日本。真空吸附式的爬壁机器人有以下几款新型：1988年，日本三菱化工研究所研发的真空吸附型壁面行走机构“vacs” ；1911年，东京大学研究人员研发的“ninja—1”型四足壁面步行机器人，此后又进一步发展出“ninja—Ⅱ”型机器人。1922年，日本机械技术研究所的池田喜一等人开发出（ms—Ⅳ）自立型步行爬壁机器人。此外俄罗斯彼得堡国立技术大学也成功研制出负压吸型爬壁机器人；英国南岸大学在1944年研发出多足多吸盘气动型爬壁机器人。近年来，英国又开发了“robug Ⅲ”型爬壁机器人。1984年日本日立制作所的内藤绅司、佐藤主税等人研制出脚式磁吸附爬壁机器人；90年代初，英国的rtd公司研制出了了轮式磁吸附爬壁机器人（beetle）；日前，日本三菱重工业公司正在研发一种磁式爬壁喷涂机器人，它是一种轮式结构。国内壁面爬行机器人的开发始于80年代。哈尔滨工业大学机器人研究所特种机器人研究室，从1988年开始在国家“863”计划的支持下，率先从事爬壁机器人的研究。此后中国科技大学、上海交通大学、清华大学机械系和北京航空航天大学、南京航空航天大学等多家单位也相继开展了这一领域的研究，目前取得了不错的成果。哈尔滨工业大学研究所已先后开发出以下两个系列5个品种的爬壁机器人，用于壁面清洗、遥控检查、金属罐防腐、水冷壁清扫、除渣、测厚等工作；上海交通大学开发了一种测量油罐容积的履带式磁吸附型爬壁机器人；上海大学研制了用于高层建筑清洗玻璃壁面的爬壁机器人，采用框架式步行移动机构，真空吸附；北京航空航天大学机器人研究所研制开发了washman和cleanbot-Ⅰ。

2. 研究的基本内容与方案

该设计的主要任务和内容是:提出壁面清扫机器人设计的总体方案，并完包括机械结构，驱动系统，控制系统等功能模块设计。最后通过adams软件进行运动仿真，检验设计内容。

目标：

1.按照模块化，可重构的方向设计出壁面清扫机器人的完整机械结构。

3. 研究计划与安排

第1-3周：认真阅读任务书，查阅相关文献资料，明确研究内容，完成开题报告的撰写，并完成至少一篇英文文献的翻译。

第4-5周：了解的机器人结构原理，完成整体方案设计。

第6-8周：完成机器人的结构设计计算和分析。

4. 参考文献（12篇以上）

[1] 李云涛, 张泽贤, 韩旭,等. 自爬壁机器人的设计[j]. 中国科技博览,2016(5):375-375.

[2] 张大伟, 李振波, 陈佳品. 基于 mems 微型爬壁机器人自主控制系统设计[j]. 制造业自动化, 2015(2):5-8.

[3] 王炎, 赵言正, 徐殿国. 壁面清洗爬壁机器人的研究与产业化工作[c] “面向新世纪中国机器人产业化发展论坛”大会. 2000.