爬杆机器人设计书 -

一 设计题目：爬杆机器人

为代替人高空作业，设计出爬上和爬下干装的机器人。

1.1设计目的

目前全国日益加快的现代化建设步伐，除了2008 年8 月在北京举办的奥运

会、2010年将要在上海举办的世博会之外，随着我国国民经济的飞速增长、人民

生活水平日益提高，城镇中随之矗立起无数的高层城市建筑，各类集实用性与美

观性一体的市政、商业工程诸如电线杆、路灯杆、大桥斜拉钢索、广告牌立柱等

（图1-1），它们通常5~30 米，有的甚至高达百米，壁面多采用油漆、电镀、玻

璃钢结构等，由于常年裸露在大气之中，风沙长年累月的积累会形成灰尘层，该

污染影响城市的美观，同时空气中混合的酸性物质也会对这些城市建筑特别是金

属杆件造成损坏，加快它们的生锈，并缩短它们的使用寿命，需要定期进行壁面

维护工作。为保持清洁，许多国际性城市如厦门、深圳、香港等地规定，每年至

少清洗数次。目前传统的清洗技术主要分为人工清洗（化学药剂清洗）和高压水

枪清洗等方法。其中人工清洗是由清洁工人搭乘吊篮进行高空作业来完成，工人

的工作环境恶劣，具有很大程度上的危险性，工作效率也很低，耗资巨大。化学

药剂中所用的去污剂具有很强的毒副作用会对人造成潜在的危害，并易造成环境

的二次污染；高压水枪清洗耗能比较大、成本高，且对周边环境有很大的影响。

在利用高压水进行清洗时，它的周边不能有车辆、行人通过，且不能有过近的建

筑物。其它高空作业诸如：各种杆状城市建筑的油漆、喷涂料、检查、维护，电

力系统架设电缆、瓷瓶清洁等工作主要由人工和大型设备来完成，但它们都集中

表现出效率低、劳动强度大、耗能高、二次污染严重等问题。随着机器人技术的

出现和发展以及人们自我安全保护意识的增强，迫切希望能用机器人代替人工进

行这些高空危险作业，从而把人从危险、恶劣、繁重的劳动环境中解脱出来。

1.2设计条件

攀爬对象为直径150毫米左右的等直径杆（学有余力的同学可以考虑攀爬对象

为变截面杆，如电线杆）。可以用电动机，液压站，气压站其中的任意一种做动

力源，但要分析其应用场合和优缺点。