玻璃幕墻清洗機器人爬行機構動力學分析

賀利樂，黃天柱，劉小羅

（西安建筑科技大學機電工程學院，陜西 西安 710055）

1 引言

玻璃幕墻清洗機器人主要用來對高樓垂直壁面進行清理，隨著對清理自動化程度及安全性的要求的提高，玻璃幕墻清洗機器人的新型機構與動態穩定性受到了廣泛關注。衣正堯等對一種新型船舶壁面除銹爬壁機器人建立了動力學模型，并運用模糊優化理論對模型進行了優化和仿真[1]；徐亞茹等建立了雙腔體吸附、輪式爬壁機器人的解析動力學模型并建立了動力學方程[2]；香港城市大學研制了一種清洗爬壁機器人，其采用的是履帶式結構，使用吸盤和履帶的配合完成機器人的吸附和運動[3]；德國馬格堡弗勞恩霍費爾研究所研制了一種清洗建筑物玻璃的機器人，該機器人的移動是通過水平和豎直軌道而實現的[4]；上海大學研發了一種框架式的壁面爬行類機器人[5]，這種機器人由多層可以相對運動的框架構成，在框架上安裝有吸盤，吸盤的交替吸附可實現機器人的運動。設計了一款雙輪驅動多吸盤的玻璃幕墻清洗機器人爬行機構，建立了其力學模型和動力學模型，并進行了動力學仿真分析，為機器人的結構優化和運動控制奠定了理論基礎。

2 玻璃幕墻清洗機器人爬行機構的設計

所設計的玻璃幕墻清洗機器人爬行機構，如圖1 所示，包括1—吸附機構（兩組）、2—垂直運動機構（兩組）、3—本體支架、4—懸架機構（兩組）、5—驅動輪（兩組）。吸附機構1 連接垂直運動機構2，垂直運動機構2 連接本體支架3，本體支架3 連接懸架機構4，懸架機構4 連接行走輪5。……