中央空調(diào)通風(fēng)管道清洗機器人硬件設(shè)計

1、    中央空調(diào)通風(fēng)管道清洗機器人硬件設(shè)計    蔡橋路摘要：本設(shè)計在分析市場上現(xiàn)有管道機器人軟硬件與機構(gòu)設(shè)計的優(yōu)缺點的基礎(chǔ)上，利用motorola公司生產(chǎn)m68hc11a1作為機器人的中央控制器，以計算機為控制平臺，通過rs-232串口通信對機器人進行控制，實現(xiàn)對通風(fēng)管道進行清洗。試驗結(jié)果證明：管道清潔機器人成本低，操作系統(tǒng)簡單，可以替代人工有效解決中央空調(diào)通風(fēng)管道的檢測和清掃問題，提高樓層室內(nèi)的空氣質(zhì)量。管道清潔機器人作業(yè)效率高，事故發(fā)生概率小，也可用于其他多種管道的監(jiān)測維護工作，具有良好的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：管道清洗機器人 pwm調(diào)速 rs-232串

2、口通信1 概述近年來，隨著我國城市建設(shè)的迅速發(fā)展，使用空調(diào)通風(fēng)設(shè)備日益增多，保持空調(diào)清潔成了困擾很多城市特別是高層建筑的突出問題。目前，對于空調(diào)通風(fēng)管道的清潔，國內(nèi)尚沒有合適的自動化工具，而采用人工清潔的方式危險性大、勞動量大、工作效率低，而且清理期間產(chǎn)生的粉塵極易對工人身體造成危害。管道清潔機器人是可以替代人工成功解決空調(diào)通風(fēng)管道清潔的有效途徑。2 管道清洗機器人功能和技術(shù)特點2.1 管道清洗機器人功能管道清洗機器人是清洗通風(fēng)管道的主要設(shè)備。管道清洗機器人有著其它管道清洗方式不可比擬的優(yōu)勢，也是用戶認(rèn)可一個清洗公司是否具備清洗資格的重要標(biāo)志之一。本管道清洗機器人采用機械清洗方法，即通過機器人

3、攜帶高速旋轉(zhuǎn)的毛刷進入管道擊打管內(nèi)壁，除去附著的污垢。管道清洗機器人不僅可以清洗和清洗效果的檢查，還可以進行管道探傷等。2.2 技術(shù)特點該管道清洗機器人適用于非等徑、變截面復(fù)雜管道環(huán)境，既可用于矩形截面，也適用于圓形截面通風(fēng)管道的管道清洗或檢測。機器人最大能越過9cm高的臺階和爬30度的坡度。矩形管道高度適應(yīng)范圍可達(dá)300mm600mm。機器人既可安裝圓管清洗毛刷也可安裝矩形管毛刷，更換毛刷簡便快捷。本機器人借助以計算機為平臺的視頻圖像采集，利用計算機進行圖像的顯示和錄制。檢測機器人與清洗機器人合二為一的設(shè)計，降低了客戶采購成本與使用復(fù)雜度，只需更換相應(yīng)模塊便可以實現(xiàn)兩種機器人的功能。機器人主

4、要部件采用不銹鋼材料制造，使用壽命長。3 管道清洗機器人硬件系統(tǒng)組成面向中央空調(diào)通風(fēng)管道檢測和清潔的管道機器人技術(shù)是一個新穎的課題，雖然現(xiàn)在國內(nèi)外的一些研究單位和公司已經(jīng)做了一定的研究成果，并成功的面向市場，但在功能和對管道的適應(yīng)性上均沒有達(dá)到令人滿意的效果。由于空調(diào)通風(fēng)管道截面形狀、尺寸、布局互不相同，而且管道內(nèi)部環(huán)境較為復(fù)雜。因此，設(shè)計一種能適用于各種管型、管道條件、作業(yè)方式便于操作和調(diào)整的管道清掃機器人具有很大的挑戰(zhàn)性。電機控制驅(qū)動模塊包括步進電機驅(qū)動和直流電機驅(qū)動。兩個模塊采用分組控制的策略，分別控制步進電機和直流電機的速度與運轉(zhuǎn)方向。這種控制方式有利于電機之間協(xié)調(diào)運作，提高系統(tǒng)的集成

5、度。主控板以motorola公司生產(chǎn)的8位m68hc11a1微控制器為核心，實現(xiàn)對運動的控制和數(shù)據(jù)的通信。主控板的設(shè)計在分析同類型管道機器的基礎(chǔ)上，提出了集中控制和模塊化控制相結(jié)合的設(shè)計思想，以一個微控制器為核心來完成數(shù)據(jù)收集、運算分析和命令發(fā)送等功能，并分別控制步進電機組和直流電機組的運轉(zhuǎn)。同時采集電機的電流和速度參數(shù)，反饋給上層主控芯片。這種控制方式很好的解決了任務(wù)單一化和系統(tǒng)集成性問題。這種設(shè)計在硬件系統(tǒng)不進行改動的前提下，既可方便實現(xiàn)控制系統(tǒng)的功能改進和升級，同時，由于主控板功能的相對獨立性，也可實現(xiàn)較低層次的自主控制。pc機為機器人高級智能控制提供后臺運算支持，如機器人的視頻采集系統(tǒng)

6、，外部設(shè)備的動作控制等。通信系統(tǒng)針對通信收發(fā)雙方性質(zhì)采用不同的通信方式，本機器人采用的方式有rs232串口通訊方式，硬件組成如圖1所示。圖1 管道清洗機器人系統(tǒng)的硬件組成4 結(jié)束語本課題研究的是用于中央空調(diào)通風(fēng)管道清潔的機器人單片機控制系統(tǒng)與通信系統(tǒng)設(shè)計。針對機器人管道內(nèi)的工作環(huán)境以及檢測與清掃的作業(yè)任務(wù)，設(shè)計并制作整個硬件系統(tǒng)，并做出相關(guān)的理論說明。參考文獻(xiàn)：1廣茂達(dá)能力風(fēng)暴個人機器人操作手冊.2張洪濤.地面機器人結(jié)構(gòu)光道路識別方法的研究j.微計算機信息，2005，21（4）：15-17.3suzumori ， k.miyagawa ， t . kimura ， m . hasegawa ， y . micro inspection robot for 1-in pipes