队伍编号

产品名称

爬墙机器人

申报单位名称

（此处加盖院系公章）

参赛队员

 李成龙，吕多彬，林方伟

指导教师

张虹

联系方式

联系人

李成龙

电话

13954131513

手机

13954131513

邮箱

1037081942@qq.com

产品简介

（含开发背景、结构说明、功能与使用说明等，字数不超过1000字）

爬墙机器人，顾名思义就是能够在墙上趴的机器人。随着社会的发展，安全越来越受到人们的重视，现代社会有许多环境必须采取良好的安全防护措施才能实施作业，在以前的时候，高楼大厦等的外部清洁，喷涂刷漆等工作完全是由人工代替，该工作不仅繁重而且非常危险。而爬墙机器人就能够很好的解决这一问题。爬墙机器人不仅可以在地面上完成各种动作，还能在不借助外力的情况下，在玻璃、砖墙等垂直物体的表面爬行。

本作品为负压吸附式爬墙机器人，负压吸附式爬墙机器人具有良好的壁面适应能力，在实际生活中得到了广泛的应用。本作品是应用离心风扇的爬墙机器人，风扇在高速电机的带动下，甩出负压腔内空气形成低压，为机器人提供吸附力。和真空泵相比，在相同功率条件下离心风扇抽的气体流量要比真空泵大得多。风机不断将密封壳体内的空气抽出，使壳体内的气压小于壳体外的气压。开始阶段，风机抽气量大于密封壳体内的气体泄漏量，壳体内空气密度逐渐变小，气压也逐渐下降，负压形成。壳体内负压减小到一定程度后，风机保持转速，使风机抽气量等于密封壳体的气体泄漏量，密封壳体内气压保持不变，维持恒定负压。并通过履带具备行走能力，其运动原理大致为：由发动机的动力传递到主动轴齿轮上，主动轴齿轮拨动履带，于是接地部分履带和墙面之间产生相互作用力，推动履带式机器人进退或转向。并且履带式机器人运动特点十分显著，降速比大，不仅具有极强的越障能力，还有自锁能力，当吸附力充分时，不会从墙面上滑落，当然一般情况下他运动速度较慢。

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机器危险的作业，并且运用机器人不仅可以保证人们的生命安全，还能提高工作效率。相信随着之后的发展可以把人在恶劣的环境和繁重的劳动中解脱出来。

基本功能
 

(1)吸附与行走功能

吸附与行走是爬毕机器人所需具备的两个某本功能，因此爬学机器人应具有-定的吸附能力，其产生的摩擦力能够大于机器人的重力，防止呸落:同时，还应当有驱动机构，能够使机器人在壁而上日山行走移动。

(2)转向功能

清洁过程中，爬毕机器人需要按照一定的路径在壁面行走，整个壁面完成清洁工作，就要求则壁机器人能够自山的转问，从而提高清洁效率.

(3)壁而适应功能

儿壁机器人能移逾越较小的隙得( 如玻璃接缝)，即要求爬壁机器人只有一定的适应壁而凹凸不平的能力，这也是爬壁机器人的T作性质和工作环境决定的，


(4)完成工作任 务能力

爬墅机器人在壁面上移动的同时要完成相应的功能，这就2求功能组件能够在爬壁机器,人上正确稳定地定位。可以发挥共功能。这巫求爬壁机器人开发时应从实用的角度进行研究设计。

设计说明

（含设计原理、设计方案等，字数不超过2000字）

原理

较为高端的爬壁机器人是集机构学、传感技术、控制和信息技术等科学为一体的高技术产品，因此爬壁机器人技术的研究是伴随着各项科技的发展而发展的。自80年代以来，爬壁机器人技术在国内外取得了迅速的发展，有的已开始进入实用试验阶段。到1992 年底，国外已有不同类型的爬壁机器人研制成功，其中以日本发展最快。国内较早发展该项技术的是哈尔滨工业大学，他们已研制成功壁面爬行遥控检测机器人，采用真空吸附方式，通过运载小车使机器人在壁面上下左右自由行走。另外，.上海大学研制了用于高层建筑窗户擦洗的真空吸附足式爬行机器人。.上海交通大学办于1995年研制了磁吸附爬壁机器人用于油罐检测'。

爬壁机器人必须具有两个基本功能:吸附功能和移动功能，而为了实现爬壁机器人的特定功能只需在机器人本体上耦合或车载相应的功能执行部件即可，因此国内外爬壁机器人技术的研究与探讨大致是围绕如何实现它的两个基本功能展开的。

根据较为公认的爬壁机器人技术划分方法壁面吸附功能的实现有三种方式即真空吸附、磁吸附和推力吸附。真空吸附较为常用的是吸盘吸附法，利用大气压力使机器人吸附在壁面上，这种方法多用于爬行于玻璃壁面的机器人，真空吸附法又分为单吸盘和多吸盘两种结构形式。当壁面比较粗糙时，真空吸附方式的机器人容易产生漏气的现象，因此多改为使用磁吸附的方式，磁吸附法可分为电磁体和永磁体两种，磁吸附方式对壁面的凸凹适应性强，但磁吸附式机器人仅适用于导磁材料壁面。推力吸附的方式即利用机器人自身产生的推力使其吸附于壁面上，这种方式结构较为复杂且工作可靠性较低。

爬壁机器人移动功能的实现方式主要是足式、车轮式和履带式。足式机器人能跨越较小的障碍，但移动速度慢;车轮式移动速度快、控制灵活，但维持- -定的吸附力较困难，车轮的直径会使机器人相对于壁面的扭矩增大，使机器人运行的稳定型和安全性相应降低;履带式对壁面适应性强，着地面积大，机器人运行平稳，但其不易转弯。这三种移动方式的跨越障碍能力都很弱。

除爬壁机器人的两项基本功能的实现外，当今相关科研人员也在研究诸如驱动方式、能源动力、机器人结构布局设计等方面的课题，这些技术也是机器人能够正常运行所必须研究与优化的。由于爬壁机器人的工作受到重力吸引、工作环境恶劣、相关技术滞后等条件的制约，因此爬壁机器人技术虽有了一些成果但仍.需要进一步的努力研究与发展。 

产品特色

（含产品的先进性、实用性、创新性等，字数不超过500字）

创新型：

我们采用反重力吸附爬墙的原理，物体都是有一定的质量，有质量的物体也就存在重量，有重量就会往下掉，那么我们需要把重力抵消掉，采用无刷电机，把空间里面的空气吸出来，形成负压，靠大气压强吸附到墙壁上，并且我们的机器人可以进行模块化，需要喷涂模块还是清扫模块都可以进行组装，从而实现不同的功能

实用性：

系统结合了硬件模拟电路控制和单片机程序控制两种方式，又采用了灵活性较高的步进电机控制的机械结构，先经过模拟电路初步调节，再通过单片机程序软件逐步精细优化，在测试过程中，表现出了稳定、灵活、高效的特点，若能够用在诸如喷漆、擦窗、消防等作业场所，将大大降低高层建筑的工作成本，改善工人的劳动环境，提高劳动生产率，势必会带来高楼外层的一次革命，具有一定的社会效益、经济意义和广阔的应用前景。