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1、分類號 TP242.2 單位代碼 密 級 學(xué) 號 本科畢業(yè)論文（設(shè)計） 題 目 爬壁清洗機器人的設(shè)計 作 者 院 (系) 專業(yè)班級 學(xué) 號 指導(dǎo)教師 答辯日期  本科畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)書 題 目 爬壁清洗機器人的設(shè)計 題目來源 教師自擬 學(xué)生姓名 學(xué) 號 專業(yè)班級 指導(dǎo)教師 職

2、 稱 教 研 室 畢業(yè)論文（設(shè)計）任務(wù)與要求 本課題要求學(xué)生利用所學(xué)理論和專業(yè)知識，設(shè)計出一種爬壁清洗機器人的機構(gòu)。 一、畢業(yè)論文應(yīng)完成的主要任務(wù) ①調(diào)研，查閱有關(guān)文獻資料，清楚爬壁清洗機器人的結(jié)構(gòu)； ②分析爬壁清洗機器人的國內(nèi)外研究現(xiàn)狀； ③根據(jù)爬壁清洗機器人的基本原理，對爬壁清洗機器人進行構(gòu)思； ④進行爬壁清洗機器人的機構(gòu)設(shè)計； ⑤對爬壁清洗機器人繪制三維圖并驗證方案的可行性； ⑥根據(jù)主要任務(wù)詳細安排論文進度。 二、畢業(yè)論文的基本要求、成果形式及工作量 1、論文要求 ①資料要充分、結(jié)構(gòu)要完整，論述要清晰； ②理論分析與計算正確，數(shù)據(jù)準確可靠； ③重要數(shù)

3、據(jù)及應(yīng)用他人成果必須要有明確出處； ④格式要符合我校論文書寫規(guī)范； ⑤按時完成畢業(yè)論文各階段工作，不突襲，不抄襲； ⑥每周主動和老師溝通論文工作進度，探討設(shè)計內(nèi)容； ⑦形成論文書面周記、論文初稿和論文終稿。 2、成果形式及工作量 ①一份畢業(yè)論文； ②機械設(shè)計圖紙（至少零件圖和裝配圖一張A1或兩張A2）； ③2500字的相關(guān)外文資料翻譯。 畢業(yè)論文（設(shè)計）工作進程 2017.12.27~2017.1.15 查（借）閱資料，學(xué)習(xí)相關(guān)基礎(chǔ)理論和知識，選擇合理的方案并撰寫開題報告。 2018.01.15~2018.01.29基本機構(gòu)設(shè)計完成 2018.1.29~2018.

4、4.15完整方案設(shè)計完成 2018.4.15~2018.4.30 撰寫畢業(yè)論文 2018.5.1~2018.5.13 論文定稿 2018.5.14~2018.5.20 整理資料準備答辯 指導(dǎo)教師（簽字） 畢業(yè)論文工作組組長（簽字） 學(xué)生（簽字） 畢業(yè)論文（設(shè)計）起止時間： 2017 年 12 月 27 日 至 2018 年 5 月 25 日 注：本表由指導(dǎo)教師填寫，于每學(xué)年第1學(xué)期18周，經(jīng)畢業(yè)論文工作組審批，隨畢業(yè)論文裝訂由學(xué)院存檔。  本科畢業(yè)論文（設(shè)計）開題報告 論文（設(shè)計）題

5、目 爬壁清洗機器人的設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 一、 研究目的及意義 機器人是人類在當今社會的一項偉大發(fā)明，是近代電子技術(shù)與傳統(tǒng)的機構(gòu)相融合的一項產(chǎn)物，是機構(gòu)學(xué)、計算機科學(xué)、控制論、傳感技術(shù)和信息科學(xué)等綜合性學(xué)科的高科技產(chǎn)物。它是一種高速運行、重復(fù)操作、仿人操作和精密度較高的自動化設(shè)備，機器人的出現(xiàn)和發(fā)展，不但使傳統(tǒng)的科學(xué)研究和工業(yè)生產(chǎn)發(fā)生了根本性的變化，而且對當今社會產(chǎn)生深遠的影響。機器人產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為當今應(yīng)用最廣泛、發(fā)展最迅速的高科技產(chǎn)業(yè)之一。機器人作為高科技領(lǐng)域的一項重要產(chǎn)物，將推動各國經(jīng)濟技術(shù)的發(fā)展。 隨著城市現(xiàn)代化的發(fā)展，一棟棟高層建筑拔地而起，以玻

6、璃面為代表的壁面結(jié)構(gòu)逐漸演繹成華麗的“城市外衣”，由此衍生出繁重的壁面清洗任務(wù)。此外，越來越奇特的建筑結(jié)構(gòu)使清洗的難度越來越大，甚至采用傳統(tǒng)的清洗方法已無能為力。然而，在社會文明高度發(fā)展的今天，人們對生命安全越來越重視，要求停止使用蜘蛛人的呼聲已不絕于耳，因此人們期待新的具有人性化的清洗方式出現(xiàn)。 玻璃幕墻作為新型的墻體材料，可將建筑的功能性、節(jié)能屬性以及美學(xué)等各種因素有機統(tǒng)一在一起，近年來被廣泛采用。我國玻璃幕墻面積逾三十億平方米，每年新建玻璃幕墻逾千萬平方米，玻璃幕墻清潔服務(wù)的市場規(guī)模超過百億。并且，目前國內(nèi)很多城市通過了各種形式的行政管理規(guī)定，對各類不同建筑物外立面清潔提出了明確具體的

7、規(guī)定，并制定了相關(guān)懲罰措施，從而極大促進了市場對高空幕墻清潔服務(wù)需求的提升。例如：如北京的五星級、四星級飯店的玻璃幕墻按規(guī)定每年至少要清洗4次。而北京有五星級飯店20余家，四星級飯店24家，三星級飯店126家，二星級飯店168家，作為北京市的窗口北京站，每年重大節(jié)假日都需要清洗，每次清潔費約20萬元。上海聯(lián)華大廈、北京天倫王朝飯店幕墻每次的清洗費用約12萬元。無疑，這將是一個龐大的潛在市場。而大部分玻璃幕墻采用人工清洗作業(yè)。這種清洗方法是靠升降平臺或吊繩懸掛由工人進行玻璃幕墻的清洗，作業(yè)方式簡單易行，單效率低且成本高，更重要的是高空環(huán)境惡劣易引發(fā)安全事故。 隨著控制和機電技術(shù)的發(fā)展，壁面清洗

8、機器人應(yīng)運而生。利用壁面清洗機器人作業(yè)，將人類從繁重、危險的高樓清洗工作中解放出來，并大大降低高層建筑的清洗成本，改善工人的勞動環(huán)境，提高勞動生產(chǎn)率，具有重要的經(jīng)濟意義和廣闊的應(yīng)用前景。玻璃幕墻爬壁清洗機器人的研制成功，將會實現(xiàn)清洗作業(yè)的自動化，給清洗業(yè)帶來一次新的革命清洗作業(yè)的自動化，給清洗業(yè)帶來一次新的革命。 二、國內(nèi)外發(fā)展狀況 1.國外發(fā)展趨勢 爬壁清洗機器人廣泛應(yīng)用于維護、檢查、消防、救援、清洗、情報和國防領(lǐng)域等，必將為人類帶來巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。各工業(yè)發(fā)達國家都投入大量人力物力，積極進行其理論和技術(shù)研究，如日本、美國、英國、俄羅斯、德國等國相繼研制出一些各具特色的爬壁移動

9、機器人實驗樣機。世界上最早出現(xiàn)的單吸盤爬壁機器人是1966年日本大阪府立大學(xué)部的西亮教授成功制作的垂直壁面移動機器人的原理樣機，并且于1975年制作了以此實用化為目的的第二號樣機。1982年，日本宮崎大學(xué)的教授研制出了雙足爬壁機器人，通過兩條腿的交替吸附實現(xiàn)機器人在壁面上的移動，移動時通過腳底的傾斜與圓規(guī)腳開閉的適當組合，可以翻越一定高度的臺階，進而再與腳腕的回轉(zhuǎn)相組合，實現(xiàn)多種壁面環(huán)境下的移動。1986年美國國際機器人公司研制出了用于清洗摩天大樓的爬壁機器人“SkyWasher”。英國南岸大學(xué)從八十年代以來，一直致力于爬壁機器人的研究。1994年研制出了多足真空吸附式爬壁機器人，該機器人有八

10、條腿，類似巨型蜘蛛，研究者計劃用于搶險營救工作中。1996年，俄國機械科學(xué)家技術(shù)研究院研制成功了稱為WCR RVP-11型機器人，采用直角坐標型氣缸驅(qū)動。1998年，又研制成功了WCR RVP-21型機器人，能夠在兩個相互垂直的壁面之間跨越行走。1998年，德國Aalen商業(yè)技術(shù)學(xué)院研制成功了一種單履帶多吸盤的爬壁機器人。除了單吸盤式和多吸盤式爬壁機器人，還研制了其他爬壁機器人，比如：磁吸附爬壁機器人、飛行式爬壁機器人、繩索牽引式爬壁機器人、粘著劑吸附式爬壁機器人等。 2.國內(nèi)發(fā)展趨勢 相對國外，我國研究和開發(fā)機器人始于七十年代初期，國內(nèi)爬壁移動機器人研究起步較晚。1975年，在北京舉行的

11、日本科技展覽會上，川崎重工業(yè)公司首先在中國展出了工業(yè)機器人，以此為起點，我國掀起了第一個研究機器人的浪潮。上海大學(xué)從1987年開始在上海市科委和國家863的支持下，率先從事爬壁機器人的研究。此后，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、北京航空航天大學(xué)、上海交通大學(xué)等單位也相繼開展這方面的研究，目前以取得了階段性的成果。上海大學(xué)特種機器人技術(shù)應(yīng)用研究室先后研制了多層框架、多真空吸盤式爬壁機器人系列。哈爾濱工業(yè)大學(xué)先后研制了兩種類型的爬壁機器人，一種是單吸盤輪式驅(qū)動爬壁機器人，一種是磁吸附履帶式爬壁機器人。北京航空航天大學(xué)機器人研究所研制了壁虎系列爬壁機器人等。 三、研究內(nèi)容 本文研究的主要內(nèi)容如下： 1） 爬壁

12、清洗機器人的基本工作原理； 2） 爬壁清洗機器人的爬壁系統(tǒng)設(shè)計，包括吸附系統(tǒng)和移動越障系統(tǒng)等； 3） 爬壁清洗機器人的清洗作業(yè)系統(tǒng)設(shè)計，包括污水處理系統(tǒng)、滾刷系統(tǒng)、噴淋系統(tǒng)水循環(huán)回收系統(tǒng)、潔面系統(tǒng)等； 4） 爬壁清洗機器人的CAD圖紙繪制。 四、研究方案以及步驟 經(jīng)分析、考量，該設(shè)計劃分為以下階段： 第一階段：1）查閱相關(guān)資料，整理出所需的信息； 2）明確設(shè)計要求，借鑒其他文章研究思路； 3）學(xué)習(xí)相關(guān)軟件及算法。 第二階段：1）整理分析方案，進行演算操作； 2）初步確定方案，并對其可行性、操

13、作性能進行分析并改進； 3）對改進后的計算方法演算，確定最終分析方案； 4）繪制一份完整的仿真圖。 第三階段：測試并分析實驗數(shù)據(jù)，進行改進并反思總結(jié)。 五、論文提綱 摘要 第一章 緒論 1.1 選題背景及意義 1.2 爬壁清洗機器人概述 1.3高樓清洗爬壁機器人存在的問題 1.4 研究內(nèi)容 1.5 本章小結(jié) 第二章 爬壁清洗機器人總體方案 2.1 設(shè)計準則與要求 2.2 爬壁清洗機器人行走越障機構(gòu)設(shè)計 2.3 爬壁清洗機器人清洗機構(gòu)設(shè)計 2.4本章小結(jié) 第三章 爬壁清洗機器人的行走機構(gòu)

14、的設(shè)計 3.1 滾刷裝置的設(shè)計 3.2 清洗液的噴灑和循環(huán)裝置的設(shè)計 3.3 水泵的選擇 3.4 本章小結(jié) 第四章 爬壁清洗機器人爬壁越障機構(gòu)的設(shè)計 4.1 爬壁清洗機器人驅(qū)動方式 4.2 吸附裝置的設(shè)計 4.3 機器人跨越障礙和路徑規(guī)劃 4.4 氣缸運動部分 4.5 本章小結(jié) 第五章 爬壁清洗機器人的控制部分設(shè)計 5.1 PLC的概述 5.2 PLC的I/O口分配 5.3 PLC選型 5.4 PLC梯形圖 5.5 本章小結(jié) 六、進度計劃 2017年12月-2018年1月：收集資料，確定設(shè)計系統(tǒng)總方案，查詢有關(guān)外文資料及閱讀技術(shù)文獻，書寫開題報告； 2

15、018年2月-2018年3月：清洗機的車體總體結(jié)構(gòu)方案分析； 2018年3月-2018年4月：清洗機總體方案及結(jié)構(gòu)的確定、詳細設(shè)計與計算； 2018年4月-2018年5月：清洗機行走機構(gòu)、吸附機構(gòu)的設(shè)計與計算，清洗機車各個關(guān)鍵部件及裝配圖的繪制； 2018年5月-2018年5月：編寫畢業(yè)論文，畢業(yè)答辯準備和答辯。 七、工作條件 1）自學(xué)相關(guān)軟件和算法； 2）查閱相關(guān)爬壁清洗機器人的文獻； 3）老師的專業(yè)指導(dǎo)； 4）利用相關(guān)軟件進行仿真模擬。 八、參考文獻 [1] 吳神麗.新型高樓清洗爬壁機器人的研究與設(shè)計[D].成都理工大學(xué)，2009. [

16、2] 吳洪興，趙言正，高學(xué)山.高樓玻璃幕墻清洗機器人作業(yè)系統(tǒng)的研究[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報,2002,7(4):101-104. [3]宗光華.高層建筑擦窗機器人[J].機器人技術(shù)與應(yīng)用,1998(2):20-20. [4]談士力,譚林勇,陳振華,龔振邦.垂直壁面行走機器人系統(tǒng)研制[J].機器人,1996,18(4):232-237. [5]王榮華.爬壁機器人設(shè)計及動力性能研究[D].沈陽工業(yè)大學(xué),2007. 指導(dǎo)教師意見及建議（從選題、理論與實證準備、研究（設(shè)計）方法、工作安排等方面給出評價，并提出指導(dǎo)意見）： 該生對畢業(yè)論文的開題做了比較充分的前期準備，參考了許多文獻，最后確定

17、的課題具有一定的實用價值。本開題報告的論文整體組織邏輯較強，結(jié)構(gòu)清晰，內(nèi)容詳實，具有一定的研究基礎(chǔ)，能達到預(yù)期目標。研究方案和研究步驟合理，同意該生畢業(yè)論文的開題。 指導(dǎo)教師簽名： 年 月 日 畢業(yè)論文工作組意見及建議 準予開題 畢業(yè)論文工作組組長簽字： 年 月 日 注：1.此表由學(xué)生填寫后，交指導(dǎo)教師簽署意見，經(jīng)畢業(yè)論文（設(shè)計）工作組審批后，才能開題。  本科畢業(yè)論文（設(shè)計）中期檢查表 論文（設(shè)計）題目 爬壁清洗機器人的設(shè)計 學(xué)生姓名 學(xué)號 指導(dǎo)教師 計劃完

18、成時間 2018年5月25日 按照進度安排應(yīng)完成的任務(wù) 2017年12月-2018年1月：收集資料，確定設(shè)計系統(tǒng)總方案，查詢有關(guān)外文資料及閱讀技術(shù)文獻，書寫開題報告； 2018年2月-2018年3月：清洗機的車體總體結(jié)構(gòu)方案分析； 2018年3月-2018年4月：清洗機總體方案及結(jié)構(gòu)的確定、詳細設(shè)計與計算； 實際完成情況 查閱資料后了解到本課題的設(shè)計重點和注意事項，按時完成了開題報告以及文獻翻譯。已完成清洗機行走和清洗機構(gòu)設(shè)計方案、吸附機構(gòu)設(shè)計方案 部分計算已經(jīng)完成，論文部分編寫 目前有哪些問題和困難，擬采取的解決方法 個別部分的校核和計算，利用計算機實現(xiàn)模擬實驗和計算

19、等，在以后遇到問題時，會及時與老師溝通，商討解決方案。 檢查中發(fā)現(xiàn)的問題與建議 該生的畢業(yè)設(shè)計總體思路清晰，條理明確，資料的收集和調(diào)研豐富，態(tài)度認真嚴謹，進度符合任務(wù)書的要求，設(shè)計主體部分基本確定，但在清洗機構(gòu)設(shè)計方案、吸附機構(gòu)設(shè)計方案的一些細節(jié)部分還需要完善，整體排版及格式需要進一步調(diào)整。 畢業(yè)論文工作組組長簽名： 年 月 日 注：1.最后一欄由指導(dǎo)教師填寫。 2.此表隨畢業(yè)論文

20、裝訂并由學(xué)院存檔。 畢業(yè)論文（設(shè)計）指導(dǎo)教師評分表 學(xué)院： 畢業(yè)論文題目 爬壁清洗機器人的設(shè)計 評 價 項 目（參考） 分值 打分 工作 態(tài)度 01 工作態(tài)度，工作作風(fēng) 20 16.0 02 畢業(yè)論文完成情況 能力 水平 03 查閱文獻資料能力 40 32.0 04 綜合運用知識能力 05 研究方案的設(shè)計能力 06 研究方法和手段的運用能力 07 外文應(yīng)用能力 論文 質(zhì)量 08 文題相符程度 40 32.0 09 寫作水平 10 寫作規(guī)范程度 11 篇幅，論文工作量 12 論文的理論或?qū)嶋H價

21、值 綜合評定成績 80.0 評 價 意 見 該生具有獨立工作能力，論文選題有實際應(yīng)用價值，分析歸納合理，能夠掌握專業(yè)知識和基礎(chǔ)理論，結(jié)構(gòu)安排合理，完成了畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書規(guī)定的工作量。能夠利用繪圖軟件進行二維圖和三維圖的繪制，能夠正確翻譯外文文獻，完全符合本科生畢業(yè)答辯條件，同意按期進行答辯。 是否同意答辯 同意 指導(dǎo)教師（簽名）： 年 月 日 注：此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學(xué)院存檔。 （設(shè)計）評閱教師評分表 學(xué)院： 畢業(yè)論文題目 爬壁清洗機器人的設(shè)計 評 價 項

22、 目（參考） 分值 打分 能力 水平 01 查閱文獻資料能力 50 37.0 02 綜合運用知識能力 03 研究方案的設(shè)計能力 04 研究方法和手段的運用能力 05 外文應(yīng)用能力 論文 質(zhì)量 06 文題相符程度 50 39.0 07 寫作水平 08 寫作規(guī)范程度 09 篇幅，論文工作量 10 論文的理論或?qū)嶋H價值 綜合評定成績 76.0 評 價 意 見 該生完成了爬壁清洗機器人的設(shè)計 。其包含有清洗裝置，吸盤裝置。實現(xiàn)玻璃幕墻的清洗。完成了水泵的選擇，氣缸運動及控制器的設(shè)計。但是文中吸附裝置沒有詳細計算，其吸附力是其關(guān)鍵

23、所在，并在控制器中使用PLC來實現(xiàn)機器人的控制，并且只能實現(xiàn)啟動停止的功能 ，機器人的轉(zhuǎn)向控制等沒有實現(xiàn)。 論文觀點正確，論據(jù)充分，論證方法正確，論文邏輯結(jié)構(gòu)合理，敘述語言規(guī)范，流暢，格式規(guī)范，分析方法正確，圖文齊全規(guī)范。 同意該生參加答辯。 是否同意答辯 同意 評閱教師（簽名）： 年 月 日 注：此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學(xué)院存檔。 本科畢業(yè)論文（設(shè)計）成績評定表 學(xué)生姓名 學(xué)號 專業(yè) 班級 畢業(yè)論文（設(shè)計）題目 爬壁清洗機器人的設(shè)計 答辯小組評語：

24、 該同學(xué)在畢業(yè)論文寫作過程中，態(tài)度端正，論證嚴謹，論文寫作規(guī)范，能恰當回答與論文有關(guān)的問題。答辯小組經(jīng)過充分討論，根據(jù)該生論文質(zhì)量和答辯中的表現(xiàn)，答辯成績建議84分，評定論文成績?yōu)椤傲己谩? 指導(dǎo)教師成績 80.040% =32 畢業(yè)論文 總評成績 80.8 論文等級 良好 評閱教師成績 76.020% =15.2 答辯成績 84.040% =33.6 畢業(yè)論文工作組意見： 畢業(yè)論文工作組組長簽名： 年 月 日 注：1、總評成績=指導(dǎo)教師成績40%＋評閱教師成績20%＋答辯成績40

25、%。 2、論文等級分優(yōu)秀（≥90分）、良好（80-89分）、中等（70-79分）、及格（60-69分）、 不及格（＜60分）。 3、此表隨畢業(yè)論文裝訂并由學(xué)院存檔。 畢業(yè)論文（設(shè)計）誠信責(zé)任書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)論文（設(shè)計），是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的成果。畢業(yè)論文（設(shè)計）中凡引用他人已經(jīng)發(fā)表或未發(fā)表的成果、數(shù)據(jù)、觀點等，均已明確注明出處。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)公開發(fā)表或撰寫過的研究成果。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 本人畢業(yè)論文（設(shè)計）與資料若有不實，愿意承擔(dān)一切相關(guān)的法律責(zé)任。 論文作者簽名: 2018年 5月 10日