除锈爬壁机器人控制系统的设计
磁吸附爬壁机器人驱动系统设计
上受到摩擦力很小, 基本上可以忽略不计。
竖直方向上的力平衡方程如下
∑ ∑ F i i
N i-
i
G 2
=
0
即: nF =
G 2
+
nN
N m in = 0 即重力完全由磁吸附力来平衡, 此
时 Fm in =
G。 2n
处于静止时力矩的平衡, 以 A , B 中任意一个
端点A 为支点分析力矩方程, 翻转时 B 处的单元
在分析计算磁性吸附力之前, 作如下规定: 设第 i 个单元吸附块的吸附力为 F i, 它受到壁面 对 它的反作用力是N i, 理想状态下单边履带上有 n 个单元块同时吸附在壁面上, 且每个受力情况 相同, 单元吸附块为复合结构, 上面设有减震抗冲 击 的橡胶, 查得橡胶与钢铁的摩擦系数是 0. 5 或 0. 8, 单元吸附块采用螺纹与链条的外链板固定, 链条的节距是 p , 链轮的中心距是 a = 20 p , 机器 人重心距离壁面的距离是 h, 自重是 G (包括负 荷) , 为计算简便, 所有力的单位均为 N , 现作如 下分析计算:
滨: 哈尔滨工业大学出版社, 1997
总第 195 期 2002 年第 6 期
交 通 科 技 T ran spo rta tion Science & T echno logy
Seria l N o. 195 N o. 6 D ec. 2002
关于旅客集中一舷倾侧力矩计算取值的建议
高文龙
(贵州省船舶检验局 贵阳 550003)
机的输出转矩为M
电
≥M 。 iΓ
由此可得:M 电 ≥MiΓ, 一般情况下选用步进电 机时, 负载转矩和最大静转矩之间的比值通常取
基于STM32的负压爬壁机器人控制系统设计
基于STM32的负压爬壁机器人控制系统设计负压爬壁机器人是一种能够在垂直墙壁上行走的机器人，它通过产生负压吸附在墙面上，从而实现在墙面上的运动。
该机器人常用于工业领域的检测、维护和清洁等任务。
本文将基于STM32单片机设计一个负压爬壁机器人控制系统，并详细介绍其系统架构、硬件设计和软件设计。
一、系统架构设计负压爬壁机器人控制系统的架构主要包括传感器模块、控制模块和执行器模块。
传感器模块用于获取机器人周围的环境信息，控制模块用于处理传感器数据并对机器人进行控制，执行器模块用于实现控制指令的执行。
二、硬件设计1.MCU选择：采用STM32系列单片机作为控制模块的主控芯片，主要考虑到其性能强大、成本低廉、易于开发和丰富的外设资源。
2.传感器选择：负压爬壁机器人的传感器主要包括倾角传感器、陀螺仪、距离传感器等。
倾角传感器用于检测机器人的姿态信息，陀螺仪用于检测机器人的角速度，距离传感器用于检测机器人距离墙面的距离。
3.执行器选择：负压爬壁机器人的执行器主要包括吸盘和电机。
吸盘用于产生负压吸附在墙面上，电机用于驱动机器人进行运动。
4.通信模块选择：负压爬壁机器人的通信模块主要用于与外部设备进行数据交互，例如与上位机进行通信。
可以选择UART、SPI、CAN等通信方式。
三、软件设计负压爬壁机器人控制系统的软件设计主要包括姿态控制算法、路径规划算法和动力学模型等。
1.姿态控制算法：通过倾角传感器和陀螺仪获取机器人的姿态信息，然后通过PID控制算法对机器人进行姿态控制，使机器人能够保持平衡并沿着墙面行走。
2.路径规划算法：根据机器人当前位置和目标位置，设计路径规划算法确定机器人的运动路径。
可以使用传统的A*算法或者一些启发式算法。
3.动力学模型：基于机器人的动力学模型设计控制算法，实现机器人在墙面上的运动控制。
可以通过电机的转速和吸盘的负压力来调整机器人的运动速度和吸附力。
四、系统测试与优化设计完成后，需要对负压爬壁机器人控制系统进行测试和优化。
新型高楼清洗爬壁机器人的研究与设计
新型高楼清洗爬壁机器人的研究与设计新型高楼清洗爬壁机器人的研究与设计摘要：随着城市建设的快速发展，高楼大厦的数量不断增加，高楼外墙的清洗工作变得愈发重要和困难。
为了提高清洗效率和安全性，科学家们开始研究和设计一种新型的高楼清洗爬壁机器人。
本文将探讨该机器人的研究与设计。
1.引言在传统的高楼清洗工作中，清洁工人需要悬挂在绳索上来进行清洗，这既危险又低效。
因此，研发一种能够自主完成高楼清洗工作的机器人具有重要意义。
该机器人将能够准确地识别清洗区域，自主爬升和下降，并进行清洗操作。
2.机器人结构与原理新型高楼清洗爬壁机器人主要由机械臂、清洗器、传感器和电源组成。
为了使机器人能够在高楼外墙爬行，机械臂采用伸缩式结构，并能够自主调整长度。
清洗器则采用带有纤维材料的刷子，能够有效清洁外墙的污渍。
传感器用于识别墙壁的形状，避免机器人碰撞。
电源方面，机器人采用可充电电池，确保长时间的清洗工作。
3.机器人系统设计为了实现机器人的自主运行，需要一个智能控制系统来指导其工作。
该系统主要由导航系统、视觉识别系统和动作控制系统组成。
导航系统利用全球定位系统（GPS）和惯性导航系统（INS）来确定机器人当前的位置和姿态角。
为了避免机器人过度依赖GPS，还可以加入激光测距仪来提供更准确的定位信息。
视觉识别系统用于识别墙壁的材料和污渍类型，从而确定最佳的清洗方法。
动作控制系统通过控制机械臂的伸缩和清洗器的动作来完成清洗任务。
4.机器人工作流程该机器人开始工作时，首先通过导航系统确定自己的位置，并设定清洗区域。
然后，视觉识别系统分析墙壁的材料和污渍类型，并确定最佳的清洗方式。
接下来，机器人把机械臂伸展到合适的长度，并将清洗器放置在墙壁上。
随后，清洗器开始移动，刷洗墙壁上的污渍。
当清洗完成后，机器人收回机械臂，并筛选清洗效果，确保墙壁彻底清洁。
5.机器人优势与展望相比传统的清洗方式，新型高楼清洗爬壁机器人具有以下优势：5.1 提高工作效率：机器人能够自主完成清洗任务，不再依赖于人力。
基于STM32的负压爬壁机器人控制系统设计
通过数据分析和处理，发现控制系统在气压和距离传感器的精度、电磁阀的 控制精度和响应速度方面仍存在一定局限性。未来可以针对这些不足之处进行优 化和改进，以提高机器人的性能。
结论与展望
本次演示设计了一种基于STM32的负压爬壁机器人控制系统，实现了机器人 在垂直表面上的稳定攀爬。虽然取得了一定的成果，但仍存在一定的局限性。未 来研究方向可包括：提高传感器精度、优化控制算法、改进电磁阀控制方式和增 强机械结构稳定性等方面。可以进一步拓展机器人的应用场景，如：在建筑行业 进行高空作业、在狭窄空间进行探测等。相信在不断的研究与改进下，负压爬壁 机器人的应用前景将愈发广阔。
5、机器人根据控制信号实现攀 爬、移动等功能。
技术难点包括： 1、气压和距离传感器的精度和稳定性； 2、控制算法的优化，以提高机器人的稳定性和效率；
3、电磁阀的控制精度和响应速度； 4、机械结构的设计和加工精度，以保证机器人的吸附负压爬壁机器人控制系统中发挥着核心作用。本次演示选用 STM32F103C8T6单片机，该单片机具有丰富的外设接口和运算能力，适合用于复 杂控制系统。
负压爬壁机器人工作原理
负压爬壁机器人利用气压差产生吸附力，实现在垂直表面上的攀爬。具体实 现方案如下：
1、机器人通过真空吸盘吸附在垂直表面上；
2、气泵开始工作，产生负压，使机器人吸附在垂直表面上； 3、传感器监测气压和距离信息，将数据传送给STM32单片机；
4、STM32单片机根据控制算法处理数据，调节电磁阀，控制气泵的工作状态；
感谢观看
控制系统设计
负压爬壁机器人的控制系统主要由STM32单片机、传感器模块、电源模块、 气泵模块、电磁阀模块和机械结构模块等组成。STM32单片机作为控制系统的核 心，负责处理各种传感器信号、执行控制算法、驱动电磁阀等工作。
壁面清洗机器人爬壁系统设计
壁面清洗机器人爬壁系统设计任务书1．课题意义及目标研究此课题源于社会实际的需求，通过机器人可以降低工人的劳动强度，提高工作效率，特别是提高安全性，在研究此课题的同时深入了解机械方面的知识，设计规范，设计思想，计算方法，将本科阶段的理论知识与生产实际结合，为毕业之后的工作打下牢固的基础。
2．主要任务1）查阅相关资料，根据设计要求确定清洗玻璃壁面的移动机器人的系统组成、结构运行方式。
2）根据设计要求，对设计对象有一总体认识，并通过力学等方面的计算，选取材料，设计其符合要求的机械结构，并根据其运动方式通过PLC设计控制程序。
3）使用CAD二维制图软件，绘制装配图以及零件图。
4）完成毕业论文的撰写。
3．主要参考资料[1] 吴神丽. 新型高楼清洗爬壁机器人的研究与设计[D]. 成都理工大学, 2009.[2] 王妹婷.壁面自动清洗机器人关键技术研究[D].上海大学，2010.[3] 胡启宝.多吸盘式玻璃幕墙清洗机器人本体设计[D].上海交通大学，2007. 4．进度安排审核人：年月日壁面清洗机器人爬壁系统设计壁面清洗机器人可以在建筑物高层不平行于地面的墙壁上对建筑物外层建筑进行清洗操作，本文主要对清洗机器人的爬壁系统进行设计。
该机器人的爬壁设计包含移动系统和吸附系统，其中要实现爬壁操作又必不可少的还要对控制系统进行设计。
其中该机器人主体结构为两块互相垂直的铝板，两块铝板上各安装一个主体框架。
铝板中部由双作用无杆气缸的滑块衔接，气缸两端连接另一块铝板的框架，通过气泵的充放气实现无杆气缸滑块的运动，滑块带动其中一个铝板运动，从而实现机器人移动。
机器人共有四个腿足，各在两个铝板框架两端，腿足上装置普通双作用气缸和吸盘，吸盘提供抓壁力，双作用气缸提供腿足的抬升放下功能。
控制系统采用PLC进行控制，在程序中应用自锁以及互锁以保证机器人运行的安全性和正确性。
关键词：机器人，爬壁，气缸，吸盘，PLCThe design of the climbing system of Wall-climbing robo t Wall- cleaning robot can clean the outer building that the top is not parallel to the ground.This article is mainly to design the cleaning-robot climbing wall system.The robot’sclimbing wall system include the mobile system and the adsorption system,and the necessary is the control system design.In this design,the robot’s major structure is two mutually perpendicular aluminum plate,the each other of the two aluminum plate installs a main body frame.The middle part of the aluminum plate is link up with double-acting rodless cylinder,the cylinder ends is link up with the other frame,through the charge pump is deflated rodless cylinder block movement,the slider to drive one of the aluminum plate movement,which is realize the robot movement.The robot has four legs and feet,which is in the end of aluminum frame,the legs and feet device ordinary double-acting cylinder and the chuck,chuck provide wall force, the double-acting cylinder offer the function that the legs and feet lifting. The control system use PLC to control,in order to ensure the safety and validity of the robot,in the procedure use self-locking and interlocking.The key words: robot,climbing wall ,cylinder ,chuck ,PLC目录1 绪论 (1)1.1选题背景及意义 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 研究内容 (5)2 壁面清洗机器人结构设计及零件的选型 (6)2.1研究方案的确定： (6)2.2 机器人总体结构介绍 (8)2.3 壁面清洗机器人材料的选择 (9)2.4 吸盘的选择 (10)2.5 电动机的选择 (11)2.6 联轴器的选取 (12)2.7 本章小结 (14)3 壁面清洗机器人零部件校核计算 (15)3.1铝板的设计与校核 (15)3.2 滚动轴承的寿命计算 (16)3.3 轴的强度校核 (17)3.4 键连接的强度校核 (19)3.5 轴向气缸的设计与计算 (20)3.6 活塞杆的稳定性计算 (22)3.7 本章小结 (24)4 壁面清洗机器人气动设计及控制部分设计 (25)4.1 吸附部分 (25)4.2 气缸的运动 (26)4.3 PLC的概述及发展 (27)4.4 PLC的I/O接口分配 (29)4.5 PLC的选择 (30)4.6 PLC控制面板的设计 (30)4.7 PLC I/O接口设计 (31)4.8 PLC梯形图 (32)4.9 本章小结 (38)结论 (39)参考文献 (40)致谢 (41)1绪论1.1选题背景及意义近几十年来社会不断地发展进步，高楼如今变为了城市化象征的一个重要因素，放眼城市版图，高楼已经是城市建筑的主要旋律。
爬壁清洗机器人设计
爬壁清洗机器人会的不断发展，科学技术的迅猛发展，人类社会的不断进步，现代都市的摩 天大楼越建越多，越建越高，而城市的灰尘污染也越发严重，在这样的背景下，人类需 要依靠升降机平台来逐层地清洗大楼壁面，不但浪费时间和劳动力，而且人类在清洗大 楼壁面的环境越来越恶劣和危险，本课题来自于社会实际的需求，采用爬壁机器人进行 擦洗，降低清洗工人的劳动强度，提高工作效率，特别是提高安全性。如今，在科学技 术领先的国家已经采取了爬壁清洗机器人作为他们的首选工具，用来对大楼外表面进行 清理。
2 爬壁清洗机器人总体结构设计 ---------------------------------- 10
2.1 爬壁清洗机器人的材料选择 ----------------------------------------- 10 2.2 机器人总体结构介绍 ----------------------------------------------- 10 2.3 移动铝板的设计与校核 --------------------------------------------- 11 2.4 吸盘直径的选取 --------------------------------------------------- 13 2.5 电动机的选取 ----------------------------------------------------- 15 2.6 联轴器的选取 ----------------------------------------------------- 18 2.7 轴承的校核 ------------------------------------------------------- 18 2.8 滚动轴承寿命的计算 ----------------------------------------------- 19 2.9 轴的计算 --------------------------------------------------------- 20 2.10 键连接的强度计算 ------------------------------------------------ 21 2.11 轴向气缸的设计与计算 -------------------------------------------- 22 2.12 活塞杆稳定性及挠度验算 ------------------------------------------ 25 2.13 本章小结 -------------------------------------------------------- 28
爬壁机器人的运动规划与控制
爬壁机器人的运动规划与控制当我们思考机器人时，往往会将其想象成一个可以在平坦地面上自由行走的设备。
然而，现实世界的环境并不总是如此理想。
在许多场景中，机器人需要面对陡峭的墙壁或是垂直的表面。
为了解决这个问题，科学家们开发了一种称为爬壁机器人的设备，它可以沿着垂直表面移动。
爬壁机器人的运动规划与控制是实现机器人对垂直表面爬升能力的关键。
首先，让我们来看看机器人是如何实现爬升的。
通常，爬壁机器人采用两根或多根可伸缩的极细腿，利用粘附力或其他机制在垂直表面上移动。
这些腿的长度可以根据需要进行伸缩和缩短，以便机器人能够适应不同高度的表面。
在运动规划方面，机器人需要确定如何移动腿以实现稳定的爬升。
在这个过程中，机器人需要解决许多问题，如何保持平衡、如何适应表面的倾斜以及如何快速而可靠地适应不同表面高度的变化。
这些问题需要通过高级算法和传感器来解决。
在控制方面，机器人需要根据传感器提供的信息来调整自身姿态和运动。
例如，它可以使用加速度计、陀螺仪和倾斜传感器来感知表面的倾斜角度，然后通过调整腿的长度和角度来保持平衡。
此外，机器人还需要根据传感器反馈来调整粘附力或其他爬升机制，以确保足够的摩擦力以保持机器人在表面上的稳定。
在动力系统方面，爬壁机器人通常使用电动机或压电致动器来驱动腿的运动。
这些驱动器需要具备足够的力和精确的控制能力，以应对不同表面的挑战。
此外，机器人还需要具备足够的能源供应，以确保其持续运行。
为了实现良好的运动规划和控制，机器人需要具备强大的计算和决策能力。
这可以通过在机器人中集成高性能的处理器和算法来实现。
例如，机器人可以使用计算机视觉算法来感知表面的状态和形状，并根据这些信息来进行运动规划和控制。
此外，机器人还可以利用机器学习算法来提高其运动规划和控制的性能，使其能够适应复杂和不确定的环境。
爬壁机器人的运动规划和控制是一个复杂而具有挑战性的问题。
尽管目前已经取得了一些进展，但仍然有许多待解决的难题。
腐蚀环境下的作业机器人智能化控制系统设计
腐蚀环境下的作业机器人智能化控制系统设计作业机器人在工业生产过程中发挥着重要的作用，但在某些特殊环境下，如腐蚀性液体、高温高压等条件下的操作，并不是所有的机器人都能够适应。
因此，在这些特殊环境下，我们需要设计一种智能化控制系统，以保证机器人的可靠工作和安全运行。
首先，针对腐蚀环境，我们需要选择耐腐蚀材料构建机器人的外壳和关键部件。
这些材料应具备良好的耐蚀性，能够长时间地与腐蚀性液体等物质接触而不受损。
常用的耐腐蚀材料有不锈钢、陶瓷、以及一些特殊的高分子材料等。
选择适合的材料可以有效避免机器人在腐蚀环境下的损坏和性能降低。
其次，对于腐蚀环境下的作业机器人智能化控制系统设计，我们需要考虑以下几个方面：1. 传感器与控制算法：传感器是智能化控制系统的重要组成部分。
在腐蚀环境中，传感器需要能够准确地获取工作环境的信息，如温度、压力、液位等。
这些信息将用于控制算法的优化和机器人动作的调整。
传感器的选择应基于其在腐蚀环境中的稳定性和可靠性。
2. 智能化控制算法：针对腐蚀环境下的作业机器人，智能化控制算法的设计至关重要。
这些算法应能够根据传感器获取的数据，实时地分析并判断环境状态的变化。
在遇到异常情况时，算法能够自适应地调整机器人的动作，以保证机器人的安全性和工作效率。
智能化控制算法的设计需要结合具体的应用场景和机器人任务特点。
3. 防护措施与维护：腐蚀环境下的作业机器人智能化控制系统设计还需要考虑机器人的防护措施和维护工作。
例如，在设计机器人的外壳时，可以采用密封结构，以防止腐蚀性液体渗入内部。
此外，为了延长机器人的使用寿命，还需要定期进行维护和保养，如清洁防腐、润滑等。
综上所述，腐蚀环境下的作业机器人智能化控制系统的设计需要综合考虑腐蚀环境下的材料选择、传感器与控制算法的配合、防护措施与维护等因素。
只有在这些方面做好充分的准备和设计，作业机器人才能够在腐蚀环境下安全、高效地完成任务。
该智能化控制系统的设计不仅能大大提高工业生产的效率，同时也能最大限度地保护机器人的安全和使用寿命。
永磁轮式爬壁除锈机器人控制系统设计
永磁轮式爬壁除锈机器人控制系统设计张军梁;张庆华;张小俊【摘要】油罐除锈作业中,存在粉尘弥漫、气源噪音巨大、罐内照明不足等问题,在该环境操作人员进行除锈作业时,对其生命安全带来极大威胁.针对上述问题,研制出对油罐内外壁进行除锈作业的爬壁除锈机器人.首先,针对该类型机器人的技术难点,对机器人爬壁吸附方式进行选型分析.在此基础上,对爬壁除锈机器人的实时控制系统软件概述;并对爬壁除锈机器人主控模块功能进行概述.最后,通过现场实验的方式验证机器人的除锈作业方式.经过多项测试,实验结果表明爬壁除锈机器人能够代替操作人员完成油罐内外表面的除锈作业,极大提高作业效率并有效降低操作风险.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2018(018)017【总页数】5页(P217-221)【关键词】石化工厂；除锈机器人；吸附方式；结构设计；控制系统【作者】张军梁;张庆华;张小俊【作者单位】中国石化镇海炼化公司,宁波315207;洛阳圣瑞智能机器人有限公司,洛阳471000;河北工业大学机械工程学院,天津300130【正文语种】中文【中图分类】TP242.3石化企业中，油罐必不可少，其作用是用于存放气态、液态化工原料与产品，这类介质通常具有较强的腐蚀性，容易对油罐的内罐壁产生锈蚀作用，且油罐通常处于室外环境中，风吹日晒雨淋等环境因素导致油罐贮存条件恶劣，油罐的外罐壁极易因锈蚀产生裂纹，存在巨大安全隐患[1—3]。
为保障石化工厂的安全运营，国家标准规定油罐需定期进行除锈处理，通常每罐每4～6年进行整个罐体的内外壁除锈作业。
目前该作业几乎依靠操作人员人工作业，在该过程中，由于人工除锈中采用喷砂工艺，现场气源噪音巨大，粉尘弥漫，该过程中存在毒性残留介质释放，工人作业中必须佩戴密封面罩高空作业，其工作环境十分恶劣[4,5]。
人工除锈作业存在人工操作效率低且危险性高的问题。
综合常见的油罐内外壁锈蚀处理方式，可以分为机械除锈、手工除锈、化学除锈和高压水射流除锈等[6—8]。
自动爬墙机器人控制系统设计
对核废液储罐进行视觉检查、测厚及焊缝探伤等；石化企业：
对立式金属罐或球形罐的内外壁面进行检查或喷砂除锈、喷漆防腐、测量和保养；建筑行业：
用于对巨型壁面的喷涂，玻璃壁面的清洗，磁砖安装，桥梁探伤等；消防部门：
用于传递救援物资，进行救援工作；造船业：
用于喷涂船体的内外壁等。
它作为高空极限作业的一种自动机械装置，越来越受到人们的重视。
基于PLC的爬壁机器人控制系统的设计二、毕业论文（设计）主要内容：
设计一种以PLC为核心控制的吸盘式爬壁机器人控制系统,用于高空壁面作业等。
设计的机器人采用有线控制和PLC控制相结合，有线控制是通过有线控制盒的按钮开关来控制电机正反转、控制真空泵的工作状态。
PLC控制是基于已经编好的PLC程序对机器人进行自动控制。
表2-1系统输入输出总点数输出点元器件或功能元器件数或功能数每个元器件所需点数所需点数移动驱动电动机2 2 4微型真空泵2 1 2蜂鸣器1 1 1输出总点数7输入点元器件或功能元器件数或功能数每个元器件所需点数所需点数按钮开关1 1 1接近开关4 1 4输入总点数5总共需要输出点数7点，输入点数为5点。
单片机控制系统具有较高的性价比，但控制系统则需进行难度较大的系统软硬件设计和抗干扰设计，须进行工作量较大的硬件组装，开发周长且技术难度较大，对我们无较多控制要求爬墙机器人不适宜。
DSP控制系统用于数字信号数据处理，计算速度快，但也需进行较多的系统软硬件设计和抗干扰设计，难度也较大。
因此DSP的控制方式也不适宜。
另外，可在线修改程序，改变控制方案而不拆动硬件。
三、能适应各种恶劣的运行环境，抗干扰能力强，可靠性强，远高于其他控制方式。
2.3 PLC的选型PLC的输入输出模块选择要根据系统所需的输入输出点数来确定，PLC作为机器人控制核心，其输入主要为接近开关和操作按钮开关的开关量，输出主要为各个电机和真空泵的开关量，这些开关量决定PLC输入输出点数。
爬壁机器人的设计
爬壁机器人的设计爬壁机器人是一种能够在墙壁、天花板或其他垂直表面上移动和操作的机器人。
它通常具有一些独特的设计特点和功能，以便能够在垂直表面上保持稳定和安全的移动。
以下是一个设计爬壁机器人的详细说明，共计1200字以上。
一、机器人结构设计1.轮胎设计：机器人通常配备具有高摩擦力的轮胎，以确保在垂直表面上有良好的附着力。
轮胎材料可以选择具有优异摩擦性能的橡胶材料，比如硅胶，以确保机器人可以牢固地粘附于表面上。
2.传动系统：机器人的传动系统应确保它能够在垂直表面上稳定地移动。
可以采用齿轮传动或链传动等机构，这样可以保证机器人的动力传递效率以及稳定性。
3.重心调节：机器人应设计具有可调节重心的机构，以便在不同表面上保持平衡。
这可以通过使用可调节重心的负载托盘或重心偏移机构来实现。
4.机械臂设计：机器人应配备能够在垂直表面上进行操作的机械臂。
机械臂设计应灵活，可以旋转和伸缩，以便机器人能够完成各种任务。
二、传感器和控制系统设计传感器和控制系统是爬壁机器人实现自动化和智能化的关键。
以下是一些应考虑的传感器和控制系统设计要点：1.触觉传感器：机器人应配备压力传感器或接触传感器，以便能够检测自身与表面的接触力，从而确保机器人在垂直表面上的粘附力和稳定性。
2.惯性测量单元（IMU）：爬壁机器人应搭载IMU，以便测量和监测机器人的姿态、加速度和角速度等信息。
这些数据可以用于实时调整和控制机器人的运动。
3.视觉传感器：机器人可以搭载摄像头或激光传感器等视觉传感器，以便在垂直表面上进行环境感知、障碍物识别和导航等操作。
4.控制算法：机器人的控制系统应配备适当的控制算法，以便能够根据传感器数据实时决策和控制机器人的移动和操作。
这些算法可以基于机器学习、计算机视觉和规划等技术进行设计。
三、电源和能源管理电源和能源管理是机器人设计的重要组成部分。
以下是一些考虑的要点：1.电池容量：机器人应配备高能量密度的电池，以确保足够的工作时间。
喷砂除锈机器人的运动规划与控制
喷砂除锈机器人的运动规划与控制喷砂除锈机器人的运动规划与控制喷砂除锈机器人是一种用于表面处理的自动化设备，可以通过喷射高压喷砂剂来去除物体表面的锈蚀、污垢和涂层。
为了确保机器人能够高效地完成任务，需要进行运动规划与控制。
运动规划是指确定机器人的运动轨迹和动作序列，以实现目标位置或任务要求。
在喷砂除锈机器人中，运动规划的关键步骤如下：1. 确定目标位置：首先需要确定待处理物体的位置和形状，进而确定机器人的目标位置。
这可以通过视觉传感器或其他感知设备进行实时检测和测量。
2. 确定工作空间：根据待处理物体的尺寸和形状，确定机器人的工作空间。
工作空间的确定可以通过建模和仿真来实现，以确保机器人能够在给定的空间内进行运动。
3. 路径规划：路径规划是指确定机器人从起始位置到目标位置的最佳路径。
在喷砂除锈任务中，路径规划需要考虑到物体的几何形状和机器人的运动限制，以确保机器人能够避开障碍物并稳定地运动。
4. 动作序列规划：根据路径规划结果，确定机器人在运动过程中需要执行的动作序列。
这包括机器人的运动速度、加速度和停留时间等参数的确定。
运动控制是指根据运动规划结果，通过控制机器人的关节和执行器来实现运动控制。
在喷砂除锈机器人中，运动控制的关键步骤如下：1. 控制器设计：设计合适的运动控制器，以实现机器人的精确定位和运动控制。
控制器的设计可以基于传统的PID控制方法，也可以采用先进的模型预测控制（MPC）或自适应控制方法。
2. 关节控制：通过控制机器人的关节执行器，实现机器人的关节运动。
关节控制可以基于位置控制、速度控制或力控制等方法，以实现机器人的精确运动。
3. 动作执行：根据动作序列规划的结果，将机器人的运动指令发送给控制器，并控制执行器执行相应的动作。
这包括控制机器人的喷砂喷头的开启和关闭，以及调节喷砂剂的流量和压力等参数。
4. 运动监测与调整：通过传感器监测机器人的运动状态和物体表面的处理效果，及时调整运动控制参数，以确保机器人能够按照预期的轨迹和动作执行任务。
新型高楼清洗爬壁机器人的研究与设计
新型高楼清洗爬壁机器人的研究与设计一、绪论随着城市化进程的加快，高楼大厦如雨后春笋般崛起，成为了现代城市的标志性建筑。
高楼外墙的清洗问题也随之而来。
传统的人工清洗方式不仅效率低下，而且存在安全隐患。
研究与设计一种新型高楼清洗爬壁机器人成为了解决这一问题的关键。
高楼清洗爬壁机器人是一种能够在高楼外墙上自主行走并完成清洗任务的特种机器人。
它结合了机器人技术、自动控制技术、机械设计等多个领域的知识，具有广泛的应用前景。
通过高楼清洗爬壁机器人的使用，不仅可以大大提高清洗效率，降低人工成本，还能有效保障工人的生命安全。
目前，国内外对高楼清洗爬壁机器人的研究已经取得了一定的成果，但仍存在一些问题，如机器人的稳定性、越障能力、续航能力等方面的不足。
本文旨在研究与设计一种新型高楼清洗爬壁机器人，以解决现有技术中的不足，提高机器人的性能与实用性。
本文首先将对高楼清洗爬壁机器人的研究背景和意义进行介绍，然后分析国内外在该领域的研究现状和发展趋势。
接着，本文将重点研究高楼清洗爬壁机器人的机械结构设计、运动学建模与控制策略等方面的问题。
通过样机的制作与实验验证，对所设计的高楼清洗爬壁机器人进行性能评估与优化，为实际应用提供理论支持和技术指导。
本文的研究不仅有助于推动高楼清洗爬壁机器人技术的发展，还能为城市高楼外墙的清洗提供一种高效、安全、环保的解决方案，具有重要的理论意义和实践价值。
二、系统设计要求与功能分析环境适应性：机器人应具备应对各种建筑材质（如玻璃、石材、金属等）和表面纹理的能力，确保清洗效果的一致性。
对于建筑物的几何形状（如曲线立面、转角、凹凸结构等）以及不同气候条件（如温度、湿度、风力等）下的稳定作业，均需有良好的适应性设计。
运动灵活性：机器人应具有灵活的移动能力，包括水平面内平移、垂直攀爬、旋转及局部微调等动作，以便于在复杂建筑表面自由导航并全方位覆盖清洗区域。
同时，应设计可伸缩或折叠的机械结构，以便于通过狭窄空间或适应不同楼层间距。
爬壁式机器人设计设计
目录前言 (2)第一章 (3)总体结构 (3)1.1机械结构 (3)1.2控制系统硬件 (4)1.3传感导引系统 (9)第二章 (14)2.1爬壁机器人磁吸附原理 (14)2.2磁吸附技术简介 (14)2.3.电磁铁吸力及选材 (14)第三章 (16)3.1一种新型磁轮单元 (16)3.2磁轮分析 (16)第四章爬壁机器人的力学分析 (18)4.1爬壁机器人静力学分析 (18)4.2爬壁机器人动力学分析 (19)结论 (21)参考文献 (21)致谢 (21)摘要爬壁机器人,是极限作业机器人的一个分支,它的突出特点是可以在垂直墙壁表面或者天花板上移动作业爬壁机器人能吸附于壁面而不下滑,实现的方法主要有两种:负压吸附与磁吸附介绍一种新型爬壁机器人，它以超声串列法自动扫查和检测在役化工容器筒壁对接环焊的危害性缺陷。
本文将着重介绍了它的机械结构及位置调整运动控制算法。
这种机器人采用磁轮吸附和小车式行走，利用磁带导航，光纤传感器检测，具有结构紧凑、导航性能好、位置调整方法可行和定位精度高等特点。
本文将介绍的爬壁机器人为超声串列自动扫查机器人是以某炼油厂加氢反应器为具体的应用对象，用来以超声串列法自动扫查和检测筒壁对接环焊缝的危害缺陷而研制的，并按JB4730-94《压力容器无损检测》的要求，用超声串列法检测。
超声串列法要求一发、一收探头中心声束保持在一个与焊缝中心线相垂直的平面内，收发探头相对于串列基准线须保持等距、反相、匀速移动。
由于采用手动检测，操作难度大，重复性差，可比性差而难以实施。
对于这种用在圆形筒壁上在役检测的机器人，丹麦的force公司研制了多用途模块磁轮扫描仪AMS-9、AMS-10等系列磁轮爬壁机器人，日本的Osaka Gas Co。
Ltd公司研制了磁轮爬壁检测机器人，但是售价昂贵。
从文献及报道方面看，国内对于这种在役磁轮式爬壁机器人还少有实用化的样例，也缺乏这方面的机械结构及自动控制装置的研究，因此，对大厚度焊缝的超声波探伤自动扫查爬壁机器人的研究是十分必要的。
爬壁清洗机器人设计说明书
摘要随着经济的不断发展和建筑行业的兴起，摩天大楼如雨后春笋般涌现出来。
世界上最高的大楼是迪拜的哈利法塔，高828米，楼层共有162层，玻璃幕墙面积达到14.2万平方米。
中国修建的最高大楼为上海中心大厦，总高度为632米，玻璃幕墙达14万平方米。
这些建筑都是科技的结晶，也是每一个城市的地标性建筑。
但是玻璃幕墙在给人们美观享受的同时，也会带来一些清洁上的问题。
这些高楼外墙的清洗工作是由人工完成，人工清洗耗费时间长，耗资巨大也非常容易出事故，危险性很高。
当机器人技术越来越成熟，高层建筑大多采用玻璃做幕墙时，机器人代替人工进行清洗作业已成为应用趋势。
因此，爬壁清洗机器人具有广阔的应用前景和良好的社会效益。
本论文在机器人本体上安装清洗装置，利用吸盘来吸附墙面。
驱动方式采用气缸来实现吸盘的抬起和落下，通过两个可以相对转动的吸盘实现移动行走，使玻璃幕墙的清洗过程实现自动化。
本文采用Proe来完成机器人的三维图绘制并进行结构主体参数设计。
最后，通过PLC进行爬壁清洗机器人控制部分的设计。
关键词：爬壁清洗机器人；Proe；PLC爬壁清洗机器人的设计AbstractWith the continuous development of the economy and the rise of the construction industry, skyscrapers have sprung up.The tallest building in the world is Burj Khalifa in Dubai. It is 828 meters high, with 162 floors and 142,000 square meters of glass curtain walls. The tallest building built in China is the Shanghai Center Tower, with a total height of 632 meters and a glass curtain wall of 140,000 square meters. These buildings are the crystallization of science and technology and are landmarks for every city. However, the glass curtain wall will bring about some clean problems while people enjoy it. The cleaning of these high-rise exterior walls is done manually. Manual cleaning takes a long time. It is very costly and accident-prone. The danger is high. When robot technology becomes more and more mature, and high-rise buildings mostly use glass as the curtain wall, robots have become an application trend instead of manual cleaning. Therefore, wall-climbing robots have broad application prospects and good social benefits.In this paper, a cleaning device is installed on the robot body, and a sucker is used to adsorb the wall surface. The driving method adopts a cylinder to realize the lifting and falling of the sucker, and the movable walking is achieved through two suckers that can relatively rotate, so that the cleaning process of the glass curtain wall is automated. This paper uses Proe to complete the three-dimensional drawing of the robot and design the main parameters of the structure. Finally, the design of the control part of the wall-climbing robot is performed through the PLC.Keywords: Wall climbing cleaning robot；Proe； PLC目录1 绪论 (1)1.1选题背景及意义 (1)1.2国内外研究现状与发展趋势 (1)1.2.1国外研究现状与发展趋势 (1)1.2.2国内研究现状与发展趋势 (3)1.3高楼清洗爬壁机器人存在的问题 (4)1.4研究内容 (4)1.4.1爬壁清洗机器人的爬壁系统的设计 (4)1.4.2爬壁清洗机器人的清洗作业系统设计 (4)1.4.3爬壁清洗机器人的控制系统设计 (5)1.5本章小结 (5)2 爬壁清洗机器人总体方案 (6)2.1设计准则与要求 (6)2.2爬壁清洗机器人行走越障机构设计 (6)2.3爬壁清洗机器人清洗装置设计 (7)2.4本章小结 (8)3 爬壁清洗机器人清洗机构的设计 (9)3.1滚刷装置的设计 (9)3.2清洗液的喷洒和循环装置设计 (10)3.3水泵的选择 (12)3.4本章小结 (13)4 爬壁清洗机器人爬壁越障机构的设计 (14)4.1爬壁清洗机器人驱动方式 (14)4.2吸附装置的设计 (14)4.3机器人跨越障碍和路径规划 (16)4.4气缸运动部分 (18)4.5本章小结 (18)5 爬壁清洗机器人控制部分设计 (20)5.1PLC的概述 (20)5.2PLC的I/O口分配 (21)5.3PLC选型 (20)5.4PLC梯形图 (22)5.5本章小结 (22)参考文献 (24)爬壁清洗机器人的设计致谢 (25)附录A 装配图和零件图 (I)附录B 外文翻译 (V)1 绪论1.1 选题背景及意义机器人是人类当今社会的一项伟大的发明之一，它是利用自身机构和电子控制系统来达成人们想要实现的各种功能。
钢制表面除锈爬壁机器人系统设计
钢制表面除锈爬壁机器人系统设计
梁金丹;李昊鸣;陈真;关杰;张梦
【期刊名称】《机械工程师》
【年(卷),期】2024()3
【摘要】针对大型钢制表面除锈爬壁机器人作业的特性,进行了作业系统原理及总体初步方案的建立。
结合钢制表面除锈作业的特点,按照该类爬壁机器人的本体小
型化、搭载工作设备的负载能力强、驱动爬壁能力强的原则,分别对永磁吸附机构、履带链轮行走机构、电动机驱动机构及其减速机等进行选型分析,并研讨了电动机
系统的控制策略。
最后,根据分析过程,建立了钢制表面除锈爬壁机器人初步方案设
计的流程图及其样机三维模型,验证了方案设计的可行性。
【总页数】4页(P34-37)
【作者】梁金丹;李昊鸣;陈真;关杰;张梦
【作者单位】同济大学机械与能源工程学院;南通中远克莱芬船舶工程有限公司;大
连海洋大学航海与船舶工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TP242.2
【相关文献】
1.新型除锈爬壁机器人附壁建模与仿真
2.永磁轮式爬壁除锈机器人控制系统设计
3.新型船舶壁面除锈爬壁机器人动力学建模与分析
4.一种船舶壁面除锈爬壁机器人
及其工作方法5.船舶除锈技术及爬壁除锈机器人的研究现状与发展趋势
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除锈爬壁机器人控制系统的设计
除锈爬壁机器人控制系统的设计1 前言控制系统是船舶壁面除锈爬壁机器人的重要组成部分，其负责完成对除锈爬壁机器人的行走和转向功能的控制，使机器人能够按照预定的轨迹去工作，因此对除锈爬壁机器人控制系统提出如下基本要求：(1) 控制系统方便、可靠性高、操作灵活，便于操作人员使用；(2) 通过功能按键可以设定机器人的多极移动速度，并可实时调整运动方向和运动速度，实现机器人在船体表面上的全方位移动；(3) 由于船舶除锈现场环境恶劣，除锈爬壁机器人的工作环境制约了其控制方式，本系统采用简单实用、可靠性高的有线遥控，其控制距离需大于30米。
(4) 控制系统能实现除锈爬壁机器人的简单作业，保证机器人在爬行过程中的除锈质量。
2 除锈爬壁机器人控制系统的总体方案除锈爬壁机器人在船体表面上的行走和转向是通过左右两个交流伺服电机的驱动来实现的。
当左右两个伺服电机的转速与转向相同时，爬壁除锈机器人在船体表面上实现直线行走。
电机正转时，机器人前进；电机反转时，机器人后退。
当左右两个伺服电机的转向相反时，除锈爬壁机器人在船体表面上实现转向。
综合考虑各种控制形式的优缺点，结合船舶除锈的实际情况，爬壁机器人的控制系统采用上下位机二级分布式控制方式，以保证即使在无操作人员参与的情况下，下位机也可以按照上位机通过串口预先给定的指令和参数实现自主作业，从而使船舶壁面除锈爬壁机器人具有高效除锈、自动化水平高和减少操作人员操作强度的性能；操作人员也以通过观测船体表面的实际锈蚀状况，根据除锈爬壁机器人的实际作业情况，随时切换到人工操作状态，以提高机器人的实时性、实用性和高效性。
在本控制系统中，上位机和下位机都是基于单片机而设计的。
上位机是以AT89C51单片机系统为核心的控制系统，主要由AT89C51单片机、矩阵键盘以及标准的RS 一485 接口构成，其作用是通过各功能按键向下位机发送指令，以实现对爬壁机器人伺服电机的远程控制。
下位机控制器安装于机器人本体的背面，控制器内部装有两个伺服电机驱动器、直流电源模块、和控制电路板。
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除锈爬壁机器人控制系统的设计1前言控制系统是船舶壁面除锈爬壁机器人的重要组成部分，其负责完成对除锈爬壁机器人的行走和转向功能的控制，使机器人能够按照预定的轨迹去工作，因此对除锈爬壁机器人控制系统提出如下基本要求:(1)控制系统方便、可靠性高、操作灵活，便于操作人员使用;(2)通过功能按键可以设定机器人的多极移动速度，并可实时调整运动方向和运动速度，实现机器人在船体表面上的全方位移动;(3)由于船舶除锈现场环境恶劣，除锈爬壁机器人的工作环境制约了其控制方式，本系统采用简单实用、可靠性高的有线遥控，其控制距离需大于30米。
(4)控制系统能实现除锈爬壁机器人的简单作业，保证机器人在爬行过程中的除锈质量。
除锈爬壁机器人在船体表面上的行走和转向是通过左右两个交流伺服电机的驱动来实现的。
当左右两个伺服电机的转速与转向相同时，爬壁除锈机器人在船体表面上实现直线行走。
电机正转时，机器人前进;电机反转时，机器人后退。
当左右两个伺服电机的转向相反时，除锈爬壁机器人在船体表面上实现转向。
综合考虑各种控制形式的优缺点，结合船舶除锈的实际情况，爬壁机器人的控制系统采用上下位机二级分布式控制方式，以保证即使在无操作人员参与的情况下，下位机也可以按照上位机通过串口预先给定的指令和参数实现自主作业，从而使船舶壁面除锈爬壁机器人具有高效除锈、自动化水平高和减少操作人员操作强度的性能;操作人员也以通过观测船体表面的实际锈蚀状况，根据除锈爬壁机器人的实际作业情况，随时切换到人工操作状态，以提高机器人的实时性、实用性和高效性。
在本控制系统中，上位机和下位机都是基于单片机而设计的。
上位机是以AT89C51单片机系统为核心的控制系统，主要由AT89C51单片机、矩阵键盘以及标准的RS一485接口构成，其作用是通过各功能按键向下位机发送指令，以实现对爬壁机器人伺服电机的远程控制。
下位机控制器安装于机器人本体的背面，控制器内部装有两个伺服电机驱动器、直流电源模块、和控制电路板。
下位机控制电路板也是以AT89C51单片机系统为核心，主要由AT89C51单片机、8155扩展1/0接口电路、D尽、转换与运算放大电路、数字量输入输出接口电路、电源转换电路以及与上位机进行通讯的RS一485标准接口构成，其作用是根据上位机传送的初始化参数和动作指令进行动作，控制左右两个伺服驱动器，驱动左右两个交流伺服电机运动，从而控制除锈爬壁机器人的行走和转向。
图1 为除锈爬壁机器人控制系统总体框图。
图1除锈爬墙机器人控制系统总体结构框图3.1下位机控制系统的硬件设计下位机控制系统是爬壁机器人控制系统的核心部分，其主要功能是实现对左右伺服电机的运动控制以及与上位单片机控制系统之间进行通讯，以完成对机器人作业的控制。
整个下位机控制硬件主要由两个伺服电机驱动器和下位单片机控制电路板构成。
下位单片机控制电路板主要输出模拟量电压信号来控制左右两个伺服驱动器，进而控制左右两个伺服电机的运转，从而达到控制除锈爬壁机器人行走与转向的目的，同时它又担负着和上位机控制器之间的通讯任务，将上位机传送过来的控制指令处理后，再将相应的电压信号传递给伺服驱动器，从而实现遥控操作的功能。
整个下位机电路板由AT89C51单片机、8155FO口扩展电路、D/A转换与运算放大单元、数字量输入输出接口电路、电源转换电路以及与上位机进行通讯的RS一485标准接口电路构成。
3.1.1交流伺服电机驱动器根据前面对伺服电机的选型可知，本课题选用的是调速范围宽、响应快、抗干扰性强的安川SGAMH一04AAA21型交流伺服电机，与之相匹配的伺服驱动器型号为SGDM 一04AD。
该伺服驱动器有三种控制模式:速度控制模式、转矩控制模式和位置控制模式。
本系统采用速度控制模式，可通过伺服驱动器的用户参数Pn300将速度指令电压设定为士10V，其电机转速与指令电压成线性关系，速度指令电压与电机转速对应关系如表1所示[1]。
表1速度指令压电与电极转速对应关系正常工作时，伺服驱动器接受来自单片机控制系统的伺服准备信号，使伺服电机通电，处于运行状态，然后根据加在V~R卫F端口上的由单片机控制系统D/A转换电路产生的模拟指令电压信号来控制电机的转速，并且通过模拟指令电压的正负来确定电机的正反转，从而确定爬壁机器人在船体表面上的行走速度和运动方向，同时单片机控制系统通过电平转换电路检测伺服驱动器的伺服状态输出信号，并根据接收到的信号对伺服驱动器进行相应的控制。
此外通过伺服电机的编码器反馈，可以获得伺服电机实际工作时转子的位置和电机的转速。
如图2所示为爬壁机器人单侧交流伺服驱动系统控制接线示意图。
图2交流伺服驱动系统控制接线示意图3.1.2AT89C51单片机及系统时钟与复位电路AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压、高性能COMOSS位单片机，片内含4KB 的可反复擦写的程序存储器和128个字节的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造。
兼容标准MCS一51指令系统，片内配置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元。
芯片上的FP]三ROM允许在线编程或采用通用的非易失存储编程器对程序存储器重复编程。
AT89C51将具有多种功能的8位cPu 和FPEROM结合在一个芯片上，为很多嵌入式控制应用提供了非常灵活而又价格适宜方案，具有较高的性能价格比[2]。
AT89csl单片机的主要性能如下:1.与MCS一51产品指令系统完全兼容。
2.片内有4KB可在线重复编程的Flash闪速擦写存储3.存储器可循环写入/擦除1000。
4.存储数据保存时间为10年。
5.宽工作电压范围:VCC可为2.7V一6V。
6.时钟频率范围:OHz一24MHz。
7.程序存储器具有3级加密保护。
8.128x8B内部RAM。
9.32个可编程1/0接口线。
10.2个16位定时/计数器。
11.中断结构具有5个中断源和2个优先级。
12.可编程全双工串行UART通道。
13.空闲状态维持低功耗和掉电状态保存存储内容。
图3时钟电路图4复位电路AT89C51的复位输入引脚RST为其提供了初始化手段，通过该引脚可以使程序从指定处开始执行，即从程序存储器中的O000H地址单元开始执行程序。
当AT89C51的时钟电路工作后，只要在RST引脚上出现1Oms以上的高电平时，单片机内部则开始复位。
只要RST保持高电平，则AT89C51循环复位。
只有当RST由高电平变低电平以后，AT89C51才一从0000H地址开始执行程序。
因此，AT89C51单片机在控制系统中正常工作必须要有合适的时钟电路和复位电路。
图3和图4分别为AT89C51的时钟电路和复位电路。
时钟电路由一个12M的晶振和两个30pF的小电容组成，它们决定了单片机的工作时间精度为1微秒。
复位电路由22协F的电容、IK的电阻、按键以及IN4148二极管组成，可实现上电复位和按键复位。
通常的复位采用10协F电容和IOK电阻组成复位电路，在本系统中我们根据实际经验选用22协F的电容和IK的电阻，其好处是在满足单片机可靠复位的前提下降低了复位引脚的对地阻抗，可以显著增强单片机复位电路的抗干扰能力。
其中IN4148二极管的作用是起到快速泄放电容电量的功能，实现短时间内多次复位。
3.1.338155扩展1/0接口电路在爬壁机器人下位机控制系统中，两个伺服驱动器正常工作所需单片机的输入输出信号较多，需占用AT89C51单片机大量的输入输出口线，而Al，89C51单片机本身提供的输入输出口线并不多，只有Pl准双向口的8位FO口线和P3口的某些位线可作为输入输出线使用，输入输出线不足16条，因此，为满足系统需求，AT89C51单片机需要外扩输入输出(FO)接口芯片。
AT89C51单片机的外部I/O口是和外部数据存储器RAM 统一编址的，用户可以把外部64K字节的数据存储器RAM空间的一部分作为扩展FO接口的地址空间，每一个接口芯片中的一个功能寄存器口地址就相当于一个RAM存储单元，CPU可以像访问外部数据存储器RAM那样访问外部接口芯片，对其功能寄存器进行读、写操作。
在本系统中，我们采用Iniel的815SH芯片扩展FO口，该芯片内包含有256个字节的静态RAM存储器、两个可编程的8位并行口PA和PB、一个可编程的6位并行口PC以及一个14位减法定时器/计数器。
可以为单片机提供22个输入输出口线和一个256 字节的RAM。
由于8155H内部集成了地址锁存器和地址译码器，其可以直接和AT89C51 单片机接口，不需要增加任何硬件逻辑。
因而其灵活方便，可作为单片机与多种外围设备相连时的接口芯片。
8155H共有40个引脚，采用双列直插式封装。
在本控制系统中，通过AT89C51单片机的1/0口扩展81弘H芯片，其接口电路原理图如图5.5所示。
图中8155H的片选信号瓦由AT89C51的P2.7口提供，即只有当P2.7为低电平时才选中8155H芯片工作。
8155H的RAM存储器和1/0口选择信号10/丽由PZ.O提供，当10/丽=0时，ADO一AD7的地址为8155HRAM单元的地址，选择8155H 的RAM工作;当10/丽=1时，ADO一AD7的地址为8155HJ/O口的地址，选择8155H的FO口工作。
在本系统中使用8155H芯片的目的是扩展1/0口，因此系统工作时应使AT89C51单片机的P2.0口为高电平，选择8155H芯片的FO口工作。
8155H的读选通信号而和写选通信号丽都为低电平有效，其分别由AT89C51单片机的而和丽口提供。
当瓦=0，10/丽=1，而端为低电平时，8155H将FO口内容传送到ADO一AD7供单片机读入;当瓦=0，IO/丽=1，丽端为低电平时，8155H将单片机输出到ADO~AD7的数据写入到8155H的UO口。
8155H地址锁存允许端ALE与AT89C51单片机的ALE 端相连，其为高电平有效，当ALE=1时，8155H允许ADO一AD7上地址锁存到“地址锁存器”;否则，地址锁存器处于封锁状态。
8155H的复位端与AT89C51单片机的复位端相连，都接到AT89C51的复位电路上，两者共用一个复位电路。
图5 AT89C引单片机与8155H的接口电路原理在爬壁机器人的下位单片机控制系统中，伺服驱动器的伺服准备输入信号和伺服状态输出信号主要是AT89C51单片机通过8155H芯片的PA、PB和PC口输出和读入的。
而AT89C51单片机对8155H芯片的PA、PB和PC口的操作是通过地址来实现的。
8155H 的1/0口编址见表5.2所示[3]。
表2 8155H的I\O口编址根据图5中AT89C51单片机与8155H芯片的连接方式以.及表2中所列8155H的FO 口编址，可知在该系统中，8155H芯片的A口、B口、C口地址分别为7F0lH、7F02H、7FO3H。