高层建筑物的壁面清洗是一项量大面广的作业,迄今为止,国内外基本上还停留在人工清洗阶段,壁面清洗自动化问题亟待解决.本文针对壁面清洗的自动化问题,开发了一种新型壁面自动清洗机器人系统.对该系统的行走装置、清洗作业装置、真空吸附装置、供水及污水循环装置等方面的关键技术进行了系统深入的研究.该系统属于上海市教委"曙光"计划(01SG44)资助项目.在导师苏建良副研究员的悉心指导下,查阅了大量国内外文献资料,总结了国内外爬壁机器人和壁面清洗技术研究现状,分析了壁面自动清洗机器人系统在实际开发中存在的技术难点,并针对现场作业的特殊情况,研制了以双吸盘轮式爬壁机器人作为该系统的移动平台和任务搭载平台;开发了集冲洗、刷洗、刮洗联合作业于一体的清洗作业装置;采用计算机和PLC两级控制方式.研制的壁面自动清洗机器人系统具有清洗效率高、清洗效果好、没有污水泄漏等优点,并且能够跨越一定高度的规则障碍(如窗框),提高了系统的壁面适应能力.壁面自动清洗机器人系统主要包括爬壁机器人本体、清洗作业装置、控制系统、安全保险装置四大部分.爬壁机器人本体作为移动平台和任务搭载平台,实现机器人系统在壁面上的吸附和移动功能,它包括吸附系统和移动系统两大部分.机器人移动系统采用的是无轨吊索和轮式移动相结合的方式,保证机器人系统在壁面上自由运动.成功地设计了弹簧胶棉组合式密封机构,使机器人能够很好地适应各种材质的壁面(如瓷砖或粉墙壁面等),利用流体网络理论分析了吸盘在抽风机启动、关闭和遇到障碍时吸盘内真空度的动态变化,得出了吸盘内真空压力的变化与吸盘结构参数间的相互关系,为此类吸盘的设计提供了理论依据.设计了集高压水冲洗、滚刷刷洗、刮板刮洗、污水自动回收于一体的清洗作业装置,在分析影响清洗效率和效果的诸多因素基础上,规划了清洗工艺,实验表明该清洗装置能够高效彻底地清洁壁面.控制系统主要完成对机器人行走、吸附、清洗、安全等装置的控制,必须具有操作简单、方便的特点.我们采用两级控制结构,包括上位机监控系统、下位PLC控制系统.总体性能实验结果表明,该壁面自动清洗机器人系统达到了上海市教委"曙光计划(01SG44)"合同书的要求.