开发背景： 本作品适用于多种室内提吊、高空安装等工作环境，随着经济的发展，越来越多的楼房拔地而起，同时也衍生出很多周边产业以及改变了很多传统行业的工作方式，如空调安装、挂式太阳能安装、楼房装修等，这些行业普遍存在工作强度大、工作效率低、工作危险系数高等问题，所以针对以上存在的问题，我们设计研发了该款基于arduino控制的一种新型起吊装置。 该款基于arduino控制的新型起吊装置，由箱体部分、伸缩部分、伸缩机构+剪叉升降+串联液压缸+支撑杆部分、工作部分共四部分组成。我们采用坚固的铝结构搭建装置的整体框架，使得机器可以稳定运行，由直流减速电机搭配聚氨酯轮带动箱体部分到达指定工作位置，在一定程度上减少了工人的劳动强度；而后由剪叉升降机构搭配串联液压缸与墙面、地面形成支撑，稳定机器的工作重心，保证工人的施工安全，而后，伸缩机构将工作部分伸出，工作部分通过采用机械臂或电机缠绕钢丝的结构进行高空安装或重物提吊工作。加快了新旧能转换在高空安装、家居装修、工程施工等领域的发展，使高空安装产业、高空提吊产业向高效化、智能化方面迈进。
基本思路：
该装置主要由六部分组成，分别是行进部分、升降部分、伸缩部分、支撑机构、剪叉式升降加液压、机械臂部分。
第一部分为行进部分加液压装置，该部分的主要作用是，带动整体装置前进，到达工作位置后底部液压装置将机器顶起抬高，类似于吊车起重机车轮处的四个液压装置，避免在工作时压坏车轮及轴承。
第二部分是升降部分，该部分的主要作用是利用丝杠带动伸缩机构以及前部工作机械臂部分升降到指定工作位置。
第三部分是伸缩部分，该部分的主要用途是根据工作环境并同样利用丝杠将工作部分进行适度的伸缩，使装置头部的主要工作是将部分运行到指定的位置，从而展开工作。
第四部分为支撑机构，该机构主要作用是与墙面形成一个支撑角，减少应力集中带来的风险。
第五部分为剪叉式升降机构加液压缸机构，利用升降装置将液压缸与墙面及地面碰触在一起，并将两液压缸上下连接，当前方压力过大发生侧翻时，下方液压缸将液压传输到上方液压缸，并推动活塞向上运动，来稳定装置，保证安装安全。
第六部分为机械臂部分，该机构主要作用是吊挂安装工人以及空调外机并在机械臂前方加入高清摄像头进行观察，辅助进行安装。
工作原理及性能分析：
一、电路部分
动力系统：包括电池包以及电池包驱动的减速电机、步进电机，此外，我们还采用了气缸带动实现直线升降运动。通过程序的编写，由电池包驱动电机以及气缸输出动力实现所需工作，整机震动小、噪音小、无污染，使用维护成本低。
控制系统：采用arduino mega2560控制板、红外接收模块、a4988驱动模块、L298N驱动模块、步进电机驱动器、磁通开关等多种模块与传感器相结合，实现液压缸升降、吊挂人等连续动作，辅助工人进行工作，省时省力，提高了工作效率。此外，系统采用开源设计，保障了系统的二次开发，方便程序的微调。
二、主要结构参数
铝型材框架：在整体结构的搭建上，我们采用铝型材进行搭建，铝型材具有坚固轻盈的特性，并且可以通过在铝型材沟槽中加入船型螺母和T型滑块进行结构扩展并搭载各种部件，因此我们采用铝型材来进行车架的构建，装置整体坚固轻巧且扩展能力强。
箱体部分：
(1)箱体部分作为机器整机装载的“底座”以及行进部分，我们采用了4个聚氨酯轮前轮移动，实现起吊装置的的平稳行进，聚氨酯轮拥有减震缓冲、成本低的优点。
(2)在动力方面我们采用了前部两个主动轮，后部两个从动轮的设计，总机器重心略微前倾以增大前轮抓地力。在动力传输上我们采用了链条传动的设计。链条传动结构简单，传输稳定，调整方便，并且可以节省安装空间。此外，我们采用了大扭矩步进电机搭载15mm丝杠实现前部工作部分的精确上升，并在丝杠前部安装了四个铝托支撑圆柱导轨辅助工作，避免了丝杠螺母与工作部分的应力集中，使机器能够更加安全的工作。
伸缩机构+剪叉升降机构+串连液压缸+支撑杆部分：
(1)通过步进电机驱动丝杆转动，实现工作杆的伸出，步进电机具有精确度高的优点，可根据工作环境对伸出距离进行细致调整。
(2)此外通过安装于伸缩机构上下面的剪叉升降机构与连于其上的串连液压缸，解决了机器的配重及受力问题，通过与墙面及地面的贴合，在机器发生侧翻的情况时，下方的液压缸会通过活塞的上升将液压油传输到上方液压缸中，使机器重新回到平衡状态，避免了机器发生侧翻的情况。(3)剪叉升降机构拥有使上下两平面保持平行的优点，避免了其上下串连液压缸不能与墙体、地面完全贴合的问题。(4)此外，对于伸缩机构底部的支撑杆，通过直流减速电机的转动带动滑块前移，使其与墙面形成一个三角形的支撑角，减少了工作杆所受的压应力，避免了应力集中问题。工作部分
(1)工作部分我们利用非标连接件使其与伸缩机构相连接，此外，根据工作场合的不同我们划分了两种不同的机械结构，针对一些提吊类的工作环境，例如搬家、家居装修、工程施工等场所我们采用电机转动加钢丝绳结构来实现，主要用于提吊物件。
(2)对于一些安装类的工作环境，如空调外机安装、太阳能板安装等，我们采用大扭矩舵机带动机械臂转动的方式来实现工作所需要的运动，通过在机械臂中间安装丝杠，并由步进电机带动丝杠进行旋转，精确实现工人前后的移动。此外，在机械臂前部装有480p模块，并通过tc264将画面传输到箱体部分的面板上，再由工人以此对机器进行操作安装。此外，通过在丝杠螺母处安装急停按钮，当工人在工作时出现意外情况，造成机器程序错乱时，通过拍摁急停按钮，触发“一键急停”程序，停止机器各部件的运动，降低了工人工作时因意外情况，而造成安装事故的风险。
国内外研究现状：
对于高空安装行业：
当下对于辅助安装空调外机的机器在当下市面上有两种，一种机器是在墙上安装两个固定支架，依托在两支架中间放一个十字架形状的机构，而后上部装有一定滑轮，底部有一钩子，将室外机放在钩子上，而后利用滑轮将室外机吊到指定的安装位置。此外，基于这种结构，还有一种安装在房屋外部，依靠电机进行驱动，带动外机进行提升；另外对于一些较为宽大的工作环境，人们也会使用吊车进行安装。
对于十架安装装置有如下两点不足：
(1)手摇十字提吊装置，劳动强度大，对于一些矮层房屋尚可，但对于楼房则没有太多的实用价值。
(2)此外，该款机器在提吊过程中，会存在因提吊不稳定而发生外机晃动，从而引发安装事故的风险，此外，电动款的提吊装置工作时，需要在外部利用膨胀螺丝进行固定，不仅麻烦而且还存在掉落的风险，且其提吊高度仅有二十米，无法对高层楼房进行辅助安装。
对于家居装修、搬家等行业：
针对于家居装修、搬家等行业，现在大多为人工搬运，货使用电梯将家具、门窗、水泥等搬到楼下或搬到室内。工作效率低工人工作量大。
创新点及应用：
(1)机器操作简单，程序编写方便。采用数字化编程，用开源硬件进行设计便于程序的二次开发，利用arduino mega2560控制板进行程序编写而后由红外遥控器对机器进行整体控制，降低了工人的安装强度。利用急停按钮搭配“一键急停”命令，降低了工人工作时因意外情况，而造成安装事故的风险。
(2)独特新颖的结构设计，箱体部分采用在丝杠前部安装了四个铝托支撑圆柱导轨辅助工作，避免了丝杠螺母与工作部分的应力集中，使机器能够更加安全的工作。此外，通过串联液压缸，保证了工人师傅的施工安全，增大了机器的受力面积，减少了风险；伸缩机构底部的支撑杆利用电机加滑块的设计，解决了应力集中问题；工作部分，利用步进电机加丝杠对工人以及工具进行提吊，在保证安全的前提下，可提吊更多工具，减少了工人自身的负重。
(3)该款装置应用场景较多，可用于高空安装、家居装修、工程施工等多领域进行工作，达到了一机多用的目的，具有极高的应用价值。
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