【智能插窗爬壁机器人设计11000字（论文）】

智能插窗爬壁机器人设计摘要这些年，随着国内经济的蓬勃兴起，和城镇化的不断推进，城市建筑物也逐步往更高处建设。民众家居卫生清洁工作任务也越来越重，并且增加了相应程度的危险性。同时，家居服务机器人行业急速成长，许多家庭都用上了家居服务机器人。本篇文章也从家庭的角度对智能擦窗爬壁机器人进行了设计，同时，对该款机器人进行设计时明确了一种无源负压吸附结构，合理应对了以往真空负压吸附模式噪音大并且耗能高的问题。本篇文章的设计成果和主要内容为：制定了擦窗爬壁机器人的设计方案，根据对多个吸附方式与移动形式以及清洗模式的优势、劣势的比较分析，从而明确了多吸盘真空负压吸附、底盘前后贴装清洗布清洁以及履带式移动的设计方案。为了解决传统真空负压吸附莫斯噪音大和耗能高的问题，创造性的提出了一种简易无源负压吸附结构；同时，对提出的整体机械机构确立了运动学模型，对其进行了具体研讨，基于取得的结果制定了两种清洁方案，即遥控清洁、自动清洁。关键词：系统控制；智能清洁；无源负压吸附目录TOC\o"1-3"\h\u7870摘要 18147一、引言 429091（一）研究背景 413340（二）研究意义 431205（三）研究内容 48727二、智能清洁窗户系统总体研究方案 56477（一）机器人总体结构 53835（二）机器人移动方式选择 623539（三）机器人吸附方式选择 727444三、机器人全覆盖清洁方案设计 86756（一）全覆盖清洁总体方案设计 830630（二）全覆盖清洁路径规划 923132（三）自动清洁方案设计 1020988（四）遥控清洁方案设计 107750四、智能插窗爬壁机器人控制系统设计 1110392（一）控制系统总体方案设计 11250881.主控部分 11314552.执行部分 1113933（二）主控制器硬件模块选型分析 1112527（三）履带电机的选型分析 1215064（四）主控芯片的选型分析 1328164（五）远程通讯方式的选型分析 1427193（六）电源设计 1523325（七）基于C#语言的机器人远程控制设计 169177五、智能清洁窗户系统发展前景与总结 1721401（一）发展前景 1720975（二）总结 1827617参考文献 20

一、引言（一）研究背景这次文章提出的智能擦窗爬壁机器人是专门服务于万千家庭的机器人，这种机器人属于全自动或者半自动的类型，负责完成家庭日常相关工作，为人们减轻繁重家务的压力。这些年，机器人领域急速进行了创新，不论是硬件还是软件不断完善，智能移动设备快速发展，并走进了千家万户。在新时代的背景下，家庭服务机器人快速向前推进，推动家务机器人变得更加自动化、小型化和人性化，这种机器人的功能也在逐步拓展，构建了机器人运用的全新趋势。从实施改革开放后，国内经济蓬勃发展、社会不断推进，人口也在逐步增加。民众的住所更加狭小，城市建筑也在不断往高处建设。高层建筑物大部分都应用的是框架式的结构，通过减轻负重以及采光成效来看，高楼大厦的外围避免主要是玻璃幕墙的设计形式。通常状况下，外围玻璃幕墙面广，清洗任务非常复杂，而且还有危险性存在。为了减轻这种清洗任务带来的压力，将人们从繁重的家务中解脱出来，本篇文章特别设计了具有智能、简易、有效等突出优势的清洁窗户和墙壁的家庭服务机器人。这款机器人主要在清洁住所窗户和光洁墙面上使用，涉及到计算机、机械、人工智能和传感以及电子等数个学科领域，可以替代人力实现高层建筑的高空清洁或者低空清洁目标。当前的擦窗机器人在工作模式上主要是湿清洁，不但对水资源造成了严重浪费，而且清洁之后的脏水问题不能有效解决。同时，传统的机器人耗能多、身形笨重，在进行作业时还有很高的噪音，无法在日常家务劳动中广泛运用。（二）研究意义设计一款适用性强、安全且稳定、小型化同时功耗低的日用清洁机器人具有重要的理论和实践意义。智能擦窗爬壁机器人的设计应用可以显著减少高层建筑的清洁费用支出，有利于万千家庭家务环境的改善，显著提升工作效率，其使用前景十分广阔、经济意义重大。智能擦窗爬壁机器人是一款移动机器人，通过移动机器人来清洁窗户或者墙壁是当前业界研究比较流行的课题之一。（三）研究内容本篇文章提出了一款清洁玻璃墙面的机器人，可以广泛运用在高层建筑的清洁工作中。根据选型研究，制定了履带式移动和多吸盘真空负压吸附以及底盘前后贴装清洗布的机械方案，同时，创造性的提出了一个无源负压吸附结构，这个结构可以合理解决以往真空负压吸附模式噪音大和耗能多的问题。本篇文章分析的大致内容为：第一章：主要阐述了清洁窗户和玻璃墙面机器人的研究意义与背景、此款机器人现阶段世界各国取得的成果情况。第二章：制定了清洁玻璃墙面机器人的机械方案，然后对多个移动模式、清洁方法以及吸附模式展开了选型研讨，从而明确了履带式移动和多吸盘真空负压吸附以及底盘前后贴装清洁布作业的相应方案。第三章：提出了这一款机器人的运动学模型，基于研究结果制定了遥控清洁与自动清洁这两种方案。第四章：为了完成上述两类清洁方案的目标，主要对履带电机的选型和电源设计、主控器硬件模块、远程通讯模式的选型以及主控芯片的选型展开了具体研究。从而明确了将飞思卡尔K10单片机当做主控芯片、将Wi-Fi方式当做远程通讯、通过直流电机管控吸盘动作并借助步进电机对履带动作进行管控的系统方案，同时还设计了硬件电路。第五章：主要是展望和总结，展望了后续的研究趋势，并对文章的分析和设计进行了梳理、归纳。二、智能清洁窗户系统总体研究方案（一）机器人总体结构擦窗爬壁机器人作为负担日常清洁工作的一款家庭机器人，既要发挥机器人吸附、移动这些重要作用，又应当具备有效的清洁作用。通过控制系统的相应调度，及时展开清洁工作。具体情况见下图2.1，擦窗爬壁机器人主要通过控制系统、机械系统构成；在这之中，后者包括清洗机构、移动机构以及吸附机构。各部分均有数个实现模式，例如移动机构包括脚步式、车轮式、框架式以及履带式等。吸附机构与移动机构的相应方案抉择会在下文的内容中介绍。因为该系统是为了清洁人们的玻璃墙面或者窗户而专门设计的，因此该系统需要将适用性、小型化和简单便捷作为设计任务。清洗机构包含湿洗、干洗这两类，从住在高层人们的角度来看，湿洗流下的脏水不方便进行处理，不适宜在家庭中使用。并且家庭中的窗户并不是非常脏，所以借助清洁剂就能够擦洗干净，因此清洗结构通过机器人底部的相应清洁布进行擦洗，在具体工作过程中，机器人移动时，根据清洁布和玻璃面的摩擦来进行清洗工作，清洗布工作完之后可以换洗，能够重复使用，比较环保。擦窗爬壁机器人进行作业之前，要在清洗布上加上一些清洁剂，不仅节省水，还十分环保。控制系统作为擦窗爬壁机器的重点，是机器人的灵魂。其可对机器人不同机构的运作进行调节，可以查看系统的状态，当有问题出现时能进行警示，带动吸附机构与移动机构进行作业，可以规划路径让机器人智能覆盖全部玻璃面，不会落下一处。此外，控制系统还是顾客和机器人进行交互的平台，顾客可借助安卓相应程序与红外遥控来管控擦窗爬壁机器人。本篇文章研究的核心就是控制系统，控制系统是擦窗爬壁机器人顺利运作的重点。清洗结构清洗结构移动机构吸附结构移动机构移动机构吸附结构移动机构机械结构控制系统控制系统图2.1机器人总体设计方案（二）机器人移动方式选择擦窗爬壁机器人想要在光滑的壁面上顺利完成任务，离不开移动机构，通过移动机构可以让机器人顺利移动。根据载体结构方式的差异，可以将移动机构划分成履带式、框架式与主轮式以及脚步式这几类，其具体情况见下表2.1：表2.1机器人移动方式性能表移动模式缺点优点框架式移动比较慢，动作有间歇结构简单，有良好的刚性，带负载能力、越障能力都很强脚步式移动比较慢，动作有间歇，不容易控制，结构复杂适应壁面的能力强，着地面积大车轮式着地面积小，不容易维持吸附力移动较快，控制简单履带式体积比较大，不容易转弯，结构复杂，比较重适应壁面的能力强，着地面积大从上述表格中的信息发现，履带式和车轮式的移动模式，很好进行控制，比较适宜在家庭中使用。车轮式移动比较快，在行走方面的管控比较简便，但其着地面积不大，所以，在垂直墙壁上进行移动的动力缺乏，无法顺利移动，此外，使真空腔维持相应的负压也很难。而履带式的移动模式可以负载能力强，着地面积较大，此外适应墙壁的能力也强，不足之处是与车轮式相比结构比较复杂，所以，其重量与体积都比较大。脚步式的移动形式，由于其是模仿生物移动的姿态而设计的，因此适应壁面的能力比较强，但由于其各关节都要应用舵机，因此总体结构十分复杂，虽十分自由，但很难控制。框架式移动模式的优势与脚步式相同，具有很强的负载能力与越障能力，但因为框架式移动比较慢、体积大、动作具有间歇性，因此在水平与垂直壁面上行走有框架结构的局限。鉴于该系统是日常家庭使用的清洁机器人，通过稳定性和体积以及控制的难易性来看，框架式与脚步式体积面移动的稳定性缺乏。履带式有较强的适应墙壁的能力，但与车轮式比较，其体积大。通过机器人安全和稳定的角度来看，可以在体积上进行折中分析，该系统运用履带式移动模式。（三）机器人吸附方式选择擦窗爬壁机器人想要在光滑的片面上行走，势必要借助吸附机构带来相应的吸附力。清洁玻璃的机器人比较珍贵的就是吸附机构，吸附机构是机器人在垂直壁面顺利进行工作的强大支撑。吸附模式包括推力吸附式、真空吸附式以及磁吸附式，在这之中，真空吸附式又包括多吸盘、单吸盘这两类，磁吸附式包括电磁体、永磁体。具体状况见下表2.2。表2.2机器人吸附方式性能对比表吸附方式缺点优点真空吸附多吸盘吸盘的增加让结构更加复杂，控制的难度也增加了吸盘尺寸小，具有较好的密封性，并且稳定，带负载能力、越障能力都很强单吸盘对壁面的平整度要求很高，越障能力低，不宜在复杂壁面使用小型化结构比较简单，有利于控制磁吸附电磁体仅可以在导磁壁面移动，需要耗费相应的电能，电磁体有较重的重量能产生较大的吸附力，不受壁面凸或裂缝的限制，控制较为方便永磁体仅可以在到此壁面移动，脱离要花费很大的力可以形成较强的吸附力，不会被裂缝或者凹凸所局限，不会消耗电能，断电影响不到它推力吸附负载小，不容易控制，有较强的适应能力，体积较大，效率不高没有泄漏问题，有较强的适应壁面材料和形状的能力真空吸附式主要运用了真空负压的原理，接触式可以紧紧的粘贴在普通壁面上。其负压大部分是借助密封气腔进行保持，所以，壁面状况可以显著影响到真空吸附式机器人，特别是单吸盘的擦窗爬壁机器人。单吸盘具有较简单的结构，极易达到小型化的目的，此外，还很好控制，但对壁面具有很高的要求，壁面需要相应的光滑度，而在复杂壁面上，如果壁面有凸凹之处或存在裂缝，就会让真空腔漏气，负压不能维持就会掉落下来，所以为了在复杂壁面上使用，就设计出了多吸盘真空吸附式机器人。多吸盘中的各吸盘尺寸很小，并且稳定性强，只要确保相应数量的吸盘不漏气，就能确保机器人的吸附在稳定的范围内，包含了相应的冗余性，可以有效的在复杂壁面上运用，此外还有较强的负载能力。但其吸盘的增加会让结构区域繁复，在控制上有一定的难度。磁吸附式的壁面必须是导磁材料，主要包括电磁体、永磁体这两类，后者不适用电能就有很强的吸附力，但磁体要从壁面上离开需要强大的力，并且不易进行控制。电磁体想要保持一定的吸力还要耗费相应的能量，但极易进行控制。两类方式都会被导磁壁面所局限，由于该系统主要是在玻璃壁面作业，因此，磁吸附式不宜进行应用。推力吸附式不需要严格密封的真空腔，根据低压控制形成指向壁面的压力以充分发挥吸附的作用，所以不存在真空腔泄露这个现象，也有比较强的适应壁面的能力，但其负载较低，风扇形成的噪音较大、效率较低，在控制上有一定的难度。通过前文的相关分析，玻璃壁面的非导磁性将磁吸附式排除在外，同时，家庭经常使用过的机器人也不能对民众的休息与日常生活造成相应影响，因此也排除了噪声与体积都大的推力吸附式。普通家庭的窗户都是光滑的，单吸盘真空吸附式也能顺利进行工作，而多吸盘真空吸附式尽管有较强的适应壁面的能力，但在控制上有一定难度。所以该系统在移动机构上选用单吸盘真空吸附式。三、机器人全覆盖清洁方案设计（一）全覆盖清洁总体方案设计全覆盖清洁方案指的是擦窗爬壁机器人的行走路径能将玻璃的全面积都覆盖到，同时在壁面上行走时还能进行清洁作业。下图3.1展示的是清洁窗户的机器人的作业环境，一般家庭中的窗户面是比较光滑的，四周还有相应边框，机器人移动时没有什么阻碍。机器人进行全覆盖式清洁仅处理下面两个重要问题即可。边框边框玻璃玻璃起点起点图3.1擦窗机器人清洁环境（1）机器人怎样在行走的同时，展开清洁卫生的作业？（2）机器人行走的路径怎样对玻璃壁面进行全覆盖？如同上文的内容一样，机器人的清洗机构主要是在底盘前后设置相应的清洁布，在行走的同时其底部的清洁布和壁面进行摩擦，就能达到一边移动一边清洁的目的。所以，全覆盖清洁方案的制定重心即机器人的行走路径是不是能对玻璃壁面进行全面覆盖。（二）全覆盖清洁路径规划在清洁机器人的使用环境方面，该章节规划的全覆盖清洁路径见下图3.2：robotrobotrobotrobot图3.2全覆盖清洁路径（1）机器人从开始的位置向上移动一直到窗户上边框，然后转弯往右移动。相应时间之后，拐弯往下移动。（2）在移动到下边框时，拐弯往右行走。经过一定时间之后，转弯往上移动，移动到上边框时，再重复第一个步骤。（3）重复进行上面两个步骤，就可以实现清洁机器人行走路径全覆盖玻璃窗户。上述的全覆盖清洁路径的税包含了三个比较重要的问题：（1）擦窗爬壁机器人怎样辨识窗户边框？（2）擦窗爬壁机器人怎样通过电机的控制实现转弯？（3）擦窗爬壁机器人怎样通过电机的控制进行直线行走？机器人识别窗户边框是没有什么难度的，可在机器人的前端设置光电传感器，随时对车身和窗户边框之间的距离进行监控，同时将数据信息传送至控制器。在距离比设定值小时，控制器就可以研判出清洁机器人已移动至窗户边控位置。（三）自动清洁方案设计智能清洁方案指的是擦窗爬壁机器人可自主对边框进行辨识，依据上文内容中规划的全覆盖清洁路径将窗户整个面积都覆盖到位，同时在移动的过程中进行清洁作业。该章节制定的自动清洁方案为：（1）在机器人的前端设置光电传感器，可对机器人和边框的距离进行监控识别，同时把监测到的数据传送至主控制器，机器人以此对边框进行辨识。（2）机器人辨识到窗户边框之后，通过全覆盖的清洁路径，然后借助其运动学模型的研讨结果对左右履带的运行速度进行管理，以此实现相应行为。（3）机器人行走时主要是展开右转、直线和左转弯这些活动，机器人在做直线动作过程中，控制器借助两侧电机，带动左右履带通过相同的速度、一致的方向进行移动。机器人在转弯时，控制器先带动左右履带通过相同的速度、一致的方向进行移动，也就是控制机器人原地右转弯或者右转90度，然后带动左右履带通过相同的速度、一致的方向移动，也就说机器人转弯90度之后，再进行直线运动。（四）遥控清洁方案设计因为在自动清洁方式中，擦窗爬壁机器人的清洁有死角存在，顾客可通过远程控制模式。当使用远程控制模式时，主控制器把机器人现有的包括移动方向、启停和移动速度等数据信息借助远程通讯传输至上位机控制程序，同时显示到控制界面。顾客可通过擦窗爬壁机器人现存的状态信息，借助控制界面远程控制清洁机器人。四、智能清洁机器人控制系统设计（一）控制系统总体方案设计智能清洁机器人的控制方案情况见下图4.1：包括这两个部分，即执行部分、主控部分。左履带电机电机驱动1MCU左履带电机电机驱动1MCU上位机控制软件远程通讯模块远程通讯模块吸盘电机电机驱动2吸盘电机电机驱动2右履带电机电机驱动3右履带电机电机驱动3图4.1控制系统整体方案1.主控部分主控部分的重要控制单元是MCU，它的重要作用是：（1）借助外围电路来控制履带电机、吸盘电机，以此带动机器人实现前进、转弯、吸附、启停等动作。（2）接收从负压传感器传输过来的负压值，比较吸盘内的实际负压值和标准数值，对现在的吸附状况是不是稳定进行研判，如果实际值比标准值小，MCU就会下达再次开启吸附机构的指令。（3）把擦窗爬壁机器人的现在状态信息包括移动方向与速度等，借助远程通讯传输至上位机控制程序，顾客可在上位相关软件的控制界面查看清洁机器人的情况，然后借助上位机控制程序将相关的指令传输至MCU，MCU受到控制指令之后，就会驱使执行结构完成相关动作。2.执行部分执行部分负责接受从MCU处下达的相关指令，同时快速进行响应，根据第1、2、3个驱动器依次对左侧履带电机和吸盘电机以及右侧履带电机进行控制，依次实现转弯、前进、启停、吸附和后退等动作。（二）主控制器硬件模块选型分析由于工业驱动科技的不断发展，电机被普遍使用至工业控制层面，智能清洁机器人在清洁的同时还要有效控制其转弯、启停、吸附、前进等动作，这些动作的带动离不开电机的作用。因为吸附机构的开启需要电机通过固定速度往相同方向转动，等吸附机构实现相应动作只有就会停止，电机的动作比较短暂、简单，因此，本篇文章提出了驱动模块再加上直流电机的方案，MCU仅借助开关量的控制就可以进行有效控制。笔者在吸附机构的启动上应用的是37GB-520微型直流减速电机、AQMH3615NS（9-36V15A）直流有刷电机驱动模块，该直流电机的相应参数为：支持电机电压9-36V，欠压保护。尺寸很小，只有5.5cmX5.5cm。（3）最大负载电流12A(不散热)、20A(大散热器)、15A(简易散热)。（4）与L298逻辑相似的模块，可实现三线控制的刹车、速度调整和正反转动作。（5）模块接口位置被ESD所保护。（6）模块能输出SV电压，支持SV单片机的供电需要。（7）可以在机器人和大型小车以及多个控制中使用。AQMH3615NS直流电机驱动模块接口的定义主要为：（1）9V-36V接口为电源正极；PGND接口为电源负极。（2）在使用开关对控制信号进行控制的过程中，将PWM脚与5VO连接在一起，并在其与IN1和IN2之间各安装一个开关，用于控制设备的正转与反转。（3）OUT1和OUT2号接口与电机电源相连。下图表4.1显示的是驱动模块不同引脚的控制逻辑。在上述连接端口与电子元件中。0表示当前改部位的电位处于低电位状态。表4.1直流驱动模块控制逻辑IN1脚IN2脚PWM脚OUT1、OUT2输出引脚00×制动11×不工作101全速正转011全速反转（三）履带电机的选型分析自动清洁机器人在行走时，要进行转弯和前进以及后退等动作，此外，还有速度的改变，动作比较繁复，直流电机不能有效迎合其控制要求，步进电机有精度高、价格低和便于控制等优势，满足设计条件，因此，笔者在履带的控制电机中应用的是步进电机。见下图4.2。笔者应用的是格特威的17HS系列混合式步进电机17HS3001。该电机属于两相步进电机，是42系列的。该系列指的是电机安装大小为边长42mm的正面矩形。电机的两相指的是这个步进机的定子上4根引出线与2个绕组。这个步进电机有1.8度的整步步距角，1.8A的额定工作电流。电机驱动器可管控电机定子两相绕组的电流，以此对步进电机的转动进行合理管控。图4.217HS3001步进电机（四）主控芯片的选型分析从自动清洁机器人的控制系统来看，倘若选择的单片机(MCU)功能比较简单，那么就不能满足整体的设计要求。但是运用功能太多的单片又用不上，因此笔者通过具体的设计要求，确立了主控芯片的选型要求为：（1）程序存储容量情况（2）运行速率（3）是不是包含串口与实时时钟功能（4）引脚功能和数量（5）是不是具有低功耗功能及其工作电压范围（6）芯片的封装型号以及工作温度限定（7）编程与仿真的相应方式依据以上的选型条件，然后与现实的设计要求相融合，笔者选择了飞思卡尔公司的K系列单片机MK10DN512V1110，也就是K10单片机，K10芯片的具体参数为：（1）K10芯片有LQFP100封装信号，不仅有相应IO口功能，还有2路CAN总线和3路SPI以及5路DART等功能接口。（2）K10芯片在1.7-3.6V的电压值内可以顺利运作。工作频率峰值为1OOMHz；在此频率中，单片机的相应性能可以达到125DMIPS；芯片内还有128KB的高速运行内存、512KB的flash存储器。（3）耗能低的功能丰富:K10芯片可支持数个低功耗模式，在实际工作电压下降到1.71V时，K10芯片依然可进行模拟操作。（4）40-105度为正常工作的温度范围。（5）安全性高：K10芯片内有RTC实时时钟模块，功用是记录系统时间，帮助应对工作故障。（6）K10芯片在编程上可应用SWD、JTAG这两种形式。编制程序主要借助KEIL和IAR等平台来展开的，运用的是C语言，也可以在线进行仿真操作。（五）远程通讯方式的选型分析擦窗爬壁机器人和上位机的通讯倘若通过有线的模式，那么可能给机器人的动作形成一定阻碍，还会在转弯时，存在机器人被传输线缠绕等问题。因此，笔者应用了无线通讯的模式，和有线模式进行比较，无线通讯方式中的机器人在行走时会更顺利。现在常用的短距离无线通讯的长处和短处见下表4.2所示：按照现实的设计要求，本篇文章确立了控制便捷、成本少和稳定性强以及传输快的参数标准。依据该参数标准，笔者选择了Wi-Fi无线通信模式，将该模式当做清洁机器人控制系统的远距离通讯模式。为了减少设计周期，降低工作量，这次设计应用了有人集团公司的USR-C322无线通讯模块，这个模块的特征包括尺寸小、应用范围广、成本和功耗低以及性能稳定等，满足设计要求。表4.2无线通信技术性能对比外文名/简称中文名技术标准缺点优点应用Bluetooth蓝牙1EEE

802.15信号覆盖范围小传输快，成本和耗能低，有较强的抗干扰能力、组网方便适用近距离个人相关设备Wireless-fidelity

Wi-Fi无线网1EEE

802.llb组网比较复杂信号覆盖范围广，传输快，稳定性良好、辐射小适宜移动人员在固定场所通过AP热点运用移动设备

接入网络ZigBee紫蜂协议1EEE

802.15.4信号覆盖范围小，传输慢设备简单，功耗和成本都很低适用小型廉价设备的无线联

网与智能远距离控制NearField

Communication

NFC近距离无线通讯信号覆盖范围小，传输慢能耗低，稳定性好，安全性高，兼容非接触智能卡技术适用多个装置之间不需使

用者先设置的特定简单、安全的通讯方式（六）电源设计这次研究的自动清洁机器人主要通过两个蓄电池串联组成24V的直流电源，便于为各子模块提供电能。鉴于电机驱动芯片要SV电压，串口芯片和单片机等器件的电压为3.3V，因此还应当对电源进行降压。笔者应用的是封装型号为SOT-223的AMS1117-3.3芯片、TO-263的LM2576s-5芯片依次当做24V转3.3V芯片、24V转SV芯片。（1）LM2576s-5芯片电路设计图4.3LM2576-5电路设计LM2576芯片的外围电路见上图4.11。主要的元件有二极管、电感和电容等。电感主要负责储能，参数是100uh/3A的直插电感；在1引脚处并联了铝电解电容，其有旁路电容的作用，旨在预防有太大的瞬态电压出现，参数为100uf/SOV；芯片的输出端串联了特定的肖特基二极管1N5822，发挥了起续流的功用。此外，在输出端还有70uf/SOV的铝电解电容一个，负责滤波。同时，电路输入端和一个去祸电容相连，该电容为0.1of，旨在使电路稳定性增强。末端与一只发光二极管相连，根据二极管的亮度情况对电路的通断进行研判。（2）3.3V供电电路设计见下图4.12的显示，这部分笔者应用的是AMS1117-3.3芯片，此芯片相连的数个电容的功用是预防断电之后有电压倒置的情况，并且，电容也能发挥滤波的功用。图4.4AMS1117电路（七）基于C#语言的机器人远程控制设计本片文章处于VisualStudio2010的设计条件下，与底层硬件控制系统相融合，通过C#语言设计了上位机远程控制软件。这个软件根据相应格式的控制指令，能控制自动清洁机器人的移动速度和方向，也就是对履带电机的转速、正传与反转进行管控。上位机控制底层控制器的指令格式为：AAOXXXChecksum55,其中，55、AA依次是指令数据包的包尾、包头，OX代表现在是对机器人的方向，还是控制速度(00表示控制方向、O1为控制速度)，XX表示相应的控制指令，如果是方向控制，就会有前进、停止、后退、右转以及左转这些信号，还有相对应的代码O1、00、02、04以及03。如果为速度控制，就有4个档位O1、02、03、04。Checksum表示的是校验，下图4.5显示的是软件流程图：开始开始连接机器人连接机器人连接成功连接成功N写入指令Y写入指令格式正确？格式正确？N发送Y发送结束结束图4.5上位机软件流程图五、智能清洁窗户系统发展前景和总结（一）发展前景本篇文章具体分析了智能清洁机器人，相关设计工作已经大致完成，但依旧存在一定局限，主要如下：（1）设计机器人的机械结构时，笔者确立的简易无源负压吸附机构，尽管凸显了噪音小和耗能少的优点，但设置还亟待进一步完善。吸附结构的首次运用，也就是机器人在壁面上的首次吸附，要通过手动的方式把机器人强压于壁面上，等机器人成功吸附之后，才能放手。从壁面取下机器人时，还要靠手动开启吸盘中的放气阀，该设计并未完全的智能化。（2）在比较理想的环境中展开了机器人圆弧运动和直线运动以及旋转动作的运动学研究，也就是说，设定机器人在移动时，其内、外侧履带没有侧滑现象出现，或两者的侧滑是一样的。但是在现实操作中，这样完美的条件是极难出现的，因此，智能清洁的成效差强人意。（3）上位机远程控制软件的界面简单并且功能不多。对以上出现的短板，笔者制定了优化策略：（1）对机械结构设计进行升级，让机器人的控制趋于人性化，尽可能减少手动的机会。设置安全设施，保证机器人执行清洁任务时具有一定的安全可靠性。（2）把多个现实环境条件放到分析的范围中，全面研讨机器人多个运动模式的控制标准，对控制决策进行深入优化，设法增强自动清洁方案的成效。（3）对上位机控制程序进行升级，进一步改善界面同时加入部分比较人性化的功能。（二）总结笔者基于研讨世界擦窗爬壁机器人当前的成果，把清洁机器人普遍运用至家庭窗户的保洁卫生中，基本实现了自动清洁机器人的设计。同时，创造性的设计了比较简易无源负压吸附机构，这个机构合理的解决了以往真空负压吸附模式噪音大和耗能大的问题。相应的工作为：（1）介绍了擦窗爬壁机器人的研究意义和研究背景，分析了该机器人的国外和我国的研究状况，以此明确了适用性、小型化和简易化的研发标准。（2）制定擦窗爬壁机器人整体的设计方案，与多个清洗模式、移动方式和吸附方法的优势、劣势进行比较研究，然后和设计相关条件有机融合，采用了比较适宜的履带式移动和多吸盘真空负压吸附以及底盘前后贴装清洁布的相应方案。同时将应对以往真空负压吸附模式噪音大和耗能多的问题作为目标，创造性的提