(3)建筑行业:巨型墙面清洗、安装瓷砖、擦玻璃等;
(4)消防部门:救援物资传递,灾情探查,辅助救援工作等;
(5)造船业:船体的内、外壁检测与刷漆等。
可以看出爬墙机器人的用途极为广泛,同时能够很好地代替人工完成许多难度系数与危险系数极高的工作[8]。爬墙机器人可以在垂直壁面移动的特性,使得它能够在诸如工业、服务业等许多领域得到发挥。通过将爬墙机器人的爬墙技术与其他机器人相融合,将能实现拥有强大功能的复合型机器人,能够在未来的社会建设与生活中发挥重要作用。
1。2 研究现状
1。3 课题主要内容
本课题的主要设计部分为爬墙机器人的遥控装置。遥控端设计中,采用5功能红外遥控专用芯片以及红外发射与接收装置,其中发射与接收模块采取配套的编码协议,实现车体与遥控器通信。遥控芯片集成了供电系统,可通过外接电源线为爬墙机器人充电。在遥控端通过Arduino单片机控制编码信号发送,在Arduino UMO串口引脚处添加无线蓝牙模块,可通过手机或电脑等配备蓝牙功能的设备通过蓝牙与遥控器和爬墙机器人进行通信。
爬墙机器人主体为车体形状,采用单吸盘真空吸附式方法,并使用车轮进行移动。车体包括移动机构与吸附机构,移动机构由电机、齿轮组、车轮构成。通过控制两轮的转动方向与转速差可使车体完成前、后、左旋转与右旋转四种移动方式。吸附机构包括抽真空泵与密封机构等。通过电机与反装的扇叶构成可抽气的真空泵,其功能是不断将吸盘内空气抽出以维持负压,为车体提供吸附力。为稳定负压,还需密封机构。真空泵周围设置吸盘结构并在车身周围安装密封条能提高吸盘的密封性,为车体牢固吸附在壁面上并产生足够的压力,从而使爬墙车拥有产生足够的摩擦力以实现在壁面的灵活运动。吸盘通过采用网格型结构,能够增加吸附力并提高对崎岖壁面的适应力。
2 设计方案与总体思路
2。1 设计目标
设计一个与爬墙车相匹配的遥控器,具有红外编码功能,通过红外信号与爬墙车进行通信。遥控器内部,由Arduino单片机控制遥控器内部红外编码芯片,进而控制不同指令的红外信号的编码与发射。在Arduino单片机上添加无线蓝牙模块,可使手机等带有蓝牙功能的智能设备与遥控器配对连接,通过手机远程遥控爬墙车。对爬墙车的操控要求,包括爬墙车的爬墙吸附功能,在墙面上的前进、倒退、左转、右转以及停止功能。
2。2 设计方案
对目前现有元器件分析,可通过红外发射模块,与爬墙车上的红外接收模块通过红外线进行遥控指令发送。设计的预期目标是通过蓝牙一类的无线通信方式实现对爬墙车的最终远程控制,所以设计的关键为,如何在借助Arduino UNO的帮助下,完成蓝牙对爬墙车的控制。
经过分析有两种方案可实现远程遥控爬墙车。
方案一:将Arduino UNO作为遥控器主体,通过外接红外二极管,代替红外发射模块,利用编程使其能够实现红外线遥控器的功能。并添加蓝牙无线模块,使得类似手机、电脑等智能终端可以通过蓝牙进行远程控制。
具体实现步骤如下,首先需要通过红外解码装置,分析原红外发射模块所发出指令波形。通过解码红外信号波形,利用示波器将还原出的波形显示出来,记录后经过分析,然后使用Arduino单片机通过编程发出相同波形,以此来代替红外发射模块进行遥控。文献综述
方案二:在红外发射模块上的电位器添加联动装置至摇杆上,通过Arduino单片机控制对摇杆进行控制,从而也能控制不同红外编码的发送,实现远程遥控。