中央空调管道清扫机器人说明

中央空调管道清扫机器人

作品说明书

项目名称：中央空调管道清洗机器人

负责人：

学学

校：

院：

河南理工大学

电气学院

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中央空调管道清扫机器人说明书

摘要：在进行本设计前，我们充分考虑了空调管道清扫机器人工作环境的特点，认识到自主控制机器人设计和操作虽简便，但其工作有很大的盲目性，对管道的清洁状况和清扫结果都无法进行实时反馈，这样必然影响其工作效率。因此，我们以高效为理念，进行了本设计，实现了机器小车的实时监测与控制。

本设计主要有机器主机、无线信号发送和接受装置、无线视频信号发送和接收装置、监控台和遥控器等几部分组成，软件方面主要应用了51单片机电路、无线信号传输技术、电源电路和独立按键技术。

机器人工作时，机器主机进入管道内，监控台和遥控器置于管道外，通过无线信号发送和接收装置进行连接，从而对机器人对中央空调清扫的过程进行实时的监测和控制。

关键词：无线信号传输，遥控，管道吸尘，毛刷，摄像头

1.作品应用背景

在室内空气污染来源中,中央空调的污染物与日俱增。

2003年8月份中国标准化研究院及卫生部共同起草了GB19210-2003《空调通风系统清洗规模》和卫

生部2003《公共场所集中空调通风系统卫生规模》，卫生部还于2005年提出了《公共场所集中空调通风系统卫生管理办法》。

目前全国共有上百万台中央空调亟待清洗保养,空调清洗行业正在悄悄兴起。而国内市场上尚无管道清洁机器人产品,本文设计的中央空调管道清洁机器人系统结构简单，自动化程度高,适用范围广，成本

较低,对促进我国中央空调管道清洗行业的发展、改善室内空气质量、提高生活和健康水平等具有积极的意义。

2．中央空调管道清洁机器人发展趋势

国内有超过500万个各类中央空调需要清洗保养，而且每年正在以10%的速度递增，这些中央空调大部分运行了20年以上却从未清洗。随着我国经济的发展，人们对室内空气质量所带来的危害越来越重视，尤其是2003年“非典”疫情的传播，已使人们对中央空调带来的疾病隐患有了相当深刻的认识。为了保障公众健康，2006年3月1日，卫生部制定并实施了《公共场所集中空调通风系统卫生管理办法》，中央空调的卫生问题得到了前所未有的关注，对空调管道进行定期清洗势在必行。因此，中央空调清洗

行业将成为中国一个新兴的并有着巨大潜力的发展行业，对中央空调清洁机器人的研究与开发更是具有很大的社会价值和商业价值。

3.创新点

（1）采用无线信号传输，与传统线控相比，方便快捷，安全稳定，防止断线问题发生。

（2）采用无线视频传输，配合现有电脑设备实时显示管道内部清扫状况，可以更加方便有效的控制机器人的清扫工作。

（3）采用高效锂电池供电，可以保持机器人连续工作多个小时，保证工作的连续性，稳定性。

（4）打破传统管道清洗的在管道口吸尘的不便和不彻底，我们的机器人机器人的车身加装吸尘结构，可以及时将管道内部的灰尘及时清洗掉，一次完成工作，高效快捷。

（5）视频设备加装在步进电机上，可以实现360度全方位的视频监控，方便高效。

（6）提供视频数据的存储，为清扫之后效果查看提供数据服务，便捷高效。

4关键技术

（1）无线视频传输技术支持。

（2）无线信号发送和接收，以及继电器的使用技术。

（3）高效锂电池的采用。

（4）单片机技术和汇编语言以及C语言技术。

（5）步进电机的准确控制。

（6）继电器的点动、自锁、互锁和独立按键技术。

4.中央管道清洗机器人结构设计

4.1移动小车的设计

考虑到小车在清扫过程中需要克服一定的阻力，我们采用了四个舵机带动的移动机构。四个5V直流电机分别驱动小车的左两轮和右两轮，两侧电机转向相同时，小车直线前进或后退；两侧电机转向相反时，小车原地转弯。这种驱动方式的分配可以使小车在转弯时的回转半径达到最小，有利于在狭小的管道内作业。小车是在管道内行走的，因此，小车的大小受到中央空调管道尺寸的限制。目前国内中央

空调主风道的截面规格多为宽500~1500mm、高250~500mm的矩形截面。综合考虑以上因素，我们设计的小车体型相对较小。

4.2毛刷机构

由12V直流电机独立驱动的，在设计过程中需要考虑驱动电机如何放置以及如何与移动小车的连

接问题此外还需注意的就是毛刷臂的平衡。将12V直流电机竖立在小车的前端，通过连接杆与小车连接，电机输出直接带动毛刷，通过毛刷的转动扫除灰尘。

毛刷机构特点：

（1）电机竖立在小车前端，这样布置电机的优点是可以充分利用小车上面的空间；

（2）直流电机直接传动，价格低廉，简单高效；

（3）刷臂可在一定角度范围内调节（60-90度），同时刷臂也可以在一定长度范围内调节（20-30cm），这样可使该毛刷机构适用于多种规格的空调管道，具有一定的通用性；

（4）备有各种规的毛刷轴和刷毛供替换，方便快捷，可适用于绝大部分空调管道；

（5）毛刷臂前端可设支撑机构，用来克服由毛刷臂和毛刷轴自重带来的对小车的倾覆力，而不是采用

传统的在小车后面加配重，这样节省了小车的驱动力，使小车可以克服更大的阻力而增加其行程，这也是本清扫机器人区别于其他国内外产品的鲜明特点。

4.3吸尘结构

主要部件是真空泵、集尘袋、软管及各种形状不同的管嘴,它有一个电动抽风机，通电后高速运转，使吸尘器内部形成瞬间真空，使内部的气压大大低于外界的气压，在这个气压差的作用下，尘埃和

脏物随着气流进入吸尘器桶体内，再经过集尘袋的过滤，尘垢留在集尘袋，净化后的空气则经过电动机重新逸入室内，起到冷却电机、净化空气的作用。

4.4照明和摄像系统

因为我们的小车是在管道内行走，考虑光线的问题，所以我们直接接入高亮度日光灯为我们的小车照明，我们还采用摄像头通过无线传输将影像传至外部视频设备（考虑成本，这里我们使用电脑代替），可以实时的监测管道机器人的清扫状况，以及各部分工作情况，还可以为小车在管道内的行驶提供参考。