面向社区楼宇楼梯扶手的智能清洗机

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第 28卷第 2期Vo1．28 NO．2湖 北 工 业 大 学 学 报Journal of Hubei University of Technology2013年 O4月M ay．2013[文章编号]1003—4684(2013)02—0105—05面向社区楼宇楼梯扶手的智能清洗机李普林，柏 伟，龙鹏飞(武汉理工大学物流工程学院，湖北 武汉 430063)[摘 要]设计一种新型的楼梯全 自动清洗小车．它集擦洗栏杆和清扫楼梯功能于一体，机械化、自动化程度高，可有效替代人工清洗．机器主要由行进机构，擦洗机构和转弯机构三部分构成.

[关键词]清洗机；楼梯扶手；全 自动[中图分类号]TH132．424 [文献标识码]：A1 研究背景近几年，高楼层、密集型社区的出现，导致环卫清洁工人劳动强度增加．调研显示 ，如今的居民楼梯扶手、栏杆多为人工擦洗 ，且部分楼梯常年不清洗 ，藏污纳垢情况严重．人工擦洗效率低，任务重口一．因此有必要研制一种高效的楼梯扶手清洗装置来减轻清洁工的工作负担，保证楼梯的清洁卫生.

虽然 目前有相关擦洗楼梯扶手的理论研究 ，市场上也出现了以清洁楼梯为主的半自动化的人工辅助式机器[ ，但完全代替人工的清洗楼梯的工具仍没有出现.

鉴于以上不足 ，开发设计 出一种新型的楼梯全自动清洗小车．它集擦 洗栏 杆和清扫楼梯功能于一体，机械化、自动化程度高，可有效地替代人工清洗工作.

2 作品介绍机器主要由行进机构，擦洗机构和转弯机构二部分构成．行进机构为擦洗机构提供牵 引动力 和支撑力，同时提供清洗栏杆的用水．擦洗机构由前后两节构成，前节靠毛刷把浮尘掸去；后节由喷水和擦洗机构组成．转弯机构实现整机在楼梯弯道处顺利转弯，通过独特的三角型导轮装置顺利通过转弯死角；驱动小车采取三轮双驱动式结构，后轮分别用两个电机控制．前轮通过杆件约束，可绕内导轮转动，后轮用单片机控制电机转速，利用差速转弯.

2．1 行进机构行进机构搭载在一辆小车上，小车靠蓄电池供电实现 自主爬楼，它可为擦洗机构提供牵引动力 和支撑力，并为擦洗机构提供所需的清洗用水．小车J二配置有蓄电池、直流减速电机、水箱、压缩水泵、吸尘马达等设备．该机构主要靠星轮行星轮转换轮、锁死模块以及保持连杆竖直模块构成．整个行进机构的侧面如图 1所示.

图 l 小 车平 面侧视结构 图2．1．1 星轮行星式转换轮 星轮行星式转换轮 丰娶用于解决小车连同整个装置的上下楼 问题 ，保证小车在倾斜楼梯上能够稳步移动，利用星轮行星轮转换技术，设计三轮交替着地从而完成上下楼．原理上相当于给行星轮安装一个“离合器”．当小车在平地行走时，“离合器”处于“离”的状态，此时行星轮转动的同时带动惰轮转动，实现平地行走；当小车上下楼时，“离合器”处于“合”的状态，此时行星轮被机构锁死(图 2)，所有齿轮刚性连接随主轴翻转，机器稳定爬楼.

如图3，1～7全为齿轮，其中 1为中心轮，与驱[收稿 日期]2013—03—30[作者简介]李普林(199o～)，男，河南开封人，工学学士，研究方向为制造与服务系统工程106动轴配合 ；2、3、4为卡H同惰轮 ；5、6、7为相 行晕轮，分别 轮附板』-■个车轮 同轴 ，驱动车轮转动．若 巾心轮 1 轮附板锁此(“ 自转)，那么 1～7行星轮均转动，电机驱动 t1心轮 1，通过 2、3和 4，带动 j5、6、7轮同轴的轮胎的运动，实现联动；若中心轮 lI_j轮附板锁死，所有齿轮均无相对 自转 ，则机构可实现翻转.

62 k楼爪意简网3 小午 乍轮结构示意轮主要山 7个 漪轮，3个橡胶 轮胎 以及 ·个轮附板组成．牟轮爬楼 和存转弯平地 }二的受 力分析 d、 5。.

4 轮 地受 分 析示 意l殳1 5 轮爬楼受力分析示意罔2．1．2 自适应锁死模块 锁死机构通过连接 中心轮钢丝绳的收放实现．采用图 6所示机构来实 现 自学 学 报 2 r)1 3年 第 2期适应锁死 释放．该机构 主要 由弹簧、滑轮 、钢丝绳 、销钉组成．弹簧 插销连接 ，细线通过定滑轮挡板相连.

【皋1 6 中心齿轮锁 死机十勾7 小车平地仃止示意8 小 爬楼爪意乍 卜坡时 ，车身倾角改变，连fl：保持· 直 。朴乍之问 离增大，Lj之卡}]连的细线带 动销钉 ?『人J运动锁死 心轮 1，从而使得轮系从平地上耋功状态转为翻转状态． 7、 8分别展爪 斜 卡¨ 地 f 绳长度的变化.

车进入平地时。车身水平 ，细线端 受 ，fJ．此时弹簧将插销弹出，释放中心轮 【的约束。小 _fK平运动。图 9、图 l0为中心轮机构的j 维爪意图.

图 9 锁紧机构 三维【叁=I轮 一5z5～．
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第28卷第2期 李普林等 面向社区楼宇楼梯扶手的智能清洗机A Smart Stair Cleaning M achine Used in Community BuildinLI Pu—lin，BAI Wei，LONG Peng—fei(School of Logistics Engin．，Wuhan Univ．of Tech．，Wuhan 430063，China)A6 ￡r以cf：A new automatic stair cleaning machine was designed．The machine is able to scrub the stair rail—ing and sweeP stair steps simultaneously．Enjoying high automation and mechanlzation，it is considered asa useful means to replace manual work．The design is composed of three mechanisms：walking，sweepingand turning.

Keywords：cleaning machine；stair railing；automation(上接第 97页)[责任编校：张岩芳]Design of Floating Power Platform of W ind，OceanCurrents，Solar Integrated at SeaQIU Yuan—chao，GUO Yang—yang，W ANG Bin(School of Energy and Power Engin．，Wuhan Univ．oJ’Tech．，Wuhan 430063，China)Abstract：This paper designed a kind of floating type wind，current，solar integrated power platform ，which inc1udes floating structures，wind turbines，ocean currents turbines，dual rotor generator and s r)I arDane1s．W herein wind turbines and ocean current turbines are respectively connected to the double rotorgenerator of the inner rotor and the outer rotor，the tWO turbine blade mounting in the opposite directionunder the action of externaI force，the reverse rotation of the inner and outer rotor driven by the generator，the Dower and the overail platform the solar panels on energy emitted rectifier is fed tO a central electricitystorage device．Prop eller changes the direction of rotation，speed or blade pitch of the propeller to adjustthe Dosition of the floating body through receiving the command from dynamic positioning system control一1er．This design can be combined into multiple cellular for array type development，and the structure is ofhigh sPace utilzation rate and stable，large scale development of offshore wind energy，ocean current ener—gy and solar energy can become possible，and having a great influence on the power supply to deep drillingplatform and isolated island.

Keywords：floaring platform ；wind；ocean current；solar energy；dual rotors；comprehensive power[责任编校：张 众]