中央空调风管清洁机器人设计开题报告

1. 研究目的与意义

随着经济发展，人们的身心健康越来越受到重视，而污染的中央空调日益成为危及人们身心的祸害根源。因此，中央空调尤其是中央空调管道的检测与清洗越来越受到社会的重视。

由于国外发达国家很早以前就应用了中央空调系统，针对空气质量对人身健康的危害，国外民众有比较深刻的认识(1976年美国费城的军团菌大爆发，事后认定其传染源就是该市某会场内的中央空调)。国外卫生机构相继出台了较为严密的中央空调使用及清洗法规，如:美国国家风管清洗协会制定的行业标准《暖通空调系统的评估、清洗和修复标准》（cacr2002版）和日本制定的《日本风道清洗协会技术标准》（ci990版）及芬兰新颁布的法律要求宾馆、饭店、洗衣房、工业加工产生粉尘物质的通风系统，每年清洁一次；医院、学校等每5年一次。目前发达国家均成立了中央空调风管清洗协会，如:国际通风卫生评议会(tcvh)、美国风道清洗协会(nadca )、欧洲风道清洗协会(evha)、英国风道清洗协会(hvca)、日本风道清洗协会(jadca)等，国外的中央空调的管道清洗己经形成了一个巨大的产业。

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。

2. 课题关键问题和重难点

1.课题关键问题：

(1)提出中央空调风管清洁机器人的行走原理和清洁方式，构建机器人的总体方案与系统组成；

(2)完成机器人行走系统、清洁系统设计和机械系统总体设计，包括动力选择和传动机构的运动学设计与工作能力设计；

3. 国内外研究现状（文献综述）

近几年来，中央空调不定期清洗的巨大危害已经引起了决策部门的关注。2003年，国家质检总局发布了《空调通风系统清洗规范》，卫生部颁布了《公共场所集中空调通风系统卫生规范》；2005年，建设部与国家质检总局联合发布了有关《空调通风系统运行管理规范》的国家标准；2006年3月1日，卫生部颁布了《公共场所集中空调通风系统卫生管理办法》。

中央空调长期使用后，灰尘、污垢、细菌等会积聚在空调通风管道内部，不但影响空调的制冷，还会促成螨虫的滋生；附着在室内机的细菌随送风系统吹回室内，污染室内的空气、传播疾病，严重影响人们身心健康。人长期呆在空调房里，就会患空调综合症（头晕、乏力，免疫力下降，俗称空调病），还容易感染皮肤病。另外空调在无数次的重复运行中，空气中夹杂的大量尘埃和液态烟雾就会层层包裹散热片，并严重堵塞散热片之间微小空隙，影响散热片的散热，从而导致冷凝器压力升高，压缩机马达电流增大，运行时间成倍延长，耗电量显著增加。因此清洗空调可保护压缩机，延长使用寿命，降低能耗，改善制冷效果。因此需要定期清洗中央空调通风管道。但高楼内空调管道纵横交错、管路复杂，有大口径的总管和小口径的支管，管道截面有矩形管和圆形管，不同管径和不同形状的管道之间构成有阶梯接口、锥形接口、圆弧弯道、l直角弯道、t或y岔道等规格繁多(如图三-1所示)，非人力所能及，而且人爬进管道清洗也不符合劳动卫生规范。而用管道机器人清洗通风管道有着其他管道清洗方式不可比拟的优势，管道清洗机器人不仅可以清洗，还可以实时检查清洗效果以及进行管道探伤、喷涂、消毒，所以需采用专用的机器人进行清洗和消毒。[1]

目前，国外的管道清洗机器人已形成产业化。如美国、丹麦、日本、韩国、越南等诸多国家均有管道清洗机器人系列产品。纵观国外管道清洗机器人，其结构大同小异，性能水平也没太大的差别，如越南推出的下水道机器人，利用精巧设计的刀具进行下水管道污渍切除清理，应力分布图如图三-2所示。[2]

4. 研究方案

本次行走机器人设计可分为三大模块，分别是行走系统设计、监控控制模块设计与清洁系统设计。清洁系统又分为清扫系统和垃圾回收系统，根据本次毕设课题要求，行走系统设计与清洁系统的机械结构设计需要完成并进行整合，需要能对如图四-1所示的模拟管道试验平台方案进行主要管路(水平管路)的清扫集尘工作，监控控制模块设计为选做完成内容。以下为本次设计初期提出的各系统方案。

1.行走系统设计

方案一：二轮驱动结构设计：双轮毂电机各驱动机器人两个独立大轮，内置陀螺仪控制机器人平衡能力，工作人员通过摄像头观察机器人在管道中的运行情况，适时调整两电机的速度，对机器人进项转向控制，或藉由autobox等控制中枢模块预先设定，然后自动控制转向，其中转向功能本身完全借助驱动轮差速控制，可以省去一套完整的从动转向机构的质量。由于同是二轮载重行走平台，设计理念参考自图四-2所示平衡车设计。

5. 工作计划

第1周 完成英文翻译；查阅文献资料，撰写开题报告。

第2周 实现原理方案论证与细化，完成开题报告。

第3周 毕设课题的计算。