智能双面玻璃清洁机器人：结构设计与运动学仿真

发布时间：2025-05-18 18:48

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北京理工大学珠海学院 2020 届本科生毕业设计

对机器人在不同的驱动状态和模式下的运动进行仿真分析，得出不同驱动状态和模式下

的变化，从而优化机械结构设计和实物制作提供有力依据和优化条件。

（4）制作实物并进行调试

根据前期的三维结构设计、力学分析和控制测试，制作实物产品，并对实物产品进

行实地调试，包括驱动状态、碰撞测试和吸附效果，分析和解决调试时产生的问题，并

对问题进行理论和实际分析，从而优化产品，最终达到设计功能的目标。

2 擦玻璃机器人机械结构设计

家用双面湿擦玻璃机器人是一款基于磁铁吸附的清洁玻璃机器人。首先通过实验传

统的人工擦玻璃方式，观察其工作原理和所具备的功能，记录擦拭结果即清洁效果；参

照国内外相关学术研究，了解擦玻璃机器人的现状和功能结构；根据人工擦拭的优缺点

和国内外同类产品的优劣特点提出新型基于磁吸附的擦玻璃机器人，包括三大功能：路

径规划、边框探测和擦拭清洁；根据三大功能设定不同的机械结构，如缓冲机构、电控

机构、底盘机构、清洁机构，并匹配合理的结构参数和材料选择；最后完成机械总装调

位。

2.1 擦玻璃机器人原理

2.1.1 机器人功能设置和参数要求

擦玻璃机器人是新型家用清洁电子产品的一种，主要应用于家庭住宅、写字楼、专

业场馆等，考虑到它的使用场景的特殊性，该机器人必须满足吸附、运动和清洁等功能

的要求，在设定功能和参数的同时能够保证机器人工作正常。

（1）吸附功能

擦玻璃机器人的使用场景尤为特殊，需要在一定的高度，且绝大多数情况下为垂直

工作状态，即与玻璃平行的情况下工作，故对吸附要求较高，需要满足机器人在吸附的

同时保证机器平衡稳定。

（2）运动功能

擦玻璃机器人在玻璃上需要不断的来回运动，故需要灵活的运动机构完成该任务，

灵活的运动机构同时会搭配灵敏的探测器和控制系统，从而满足直行、转弯、掉头和旋

转的运动指令，并且能够有效的调整自身姿态和适应玻璃环境，配合吸附机构为机器提

供高效的运动能力。

（3）玻璃要求

擦玻璃机器人工作环境为与地面垂直的玻璃，而玻璃有厚度和材料之分，不同规格

的玻璃对机器人都是不同的工作环境，玻璃厚度会影响驱动机和从动机的吸附效果，玻

璃表明光滑程度会影响玻璃的运动能力，这两者都是直接影响擦玻璃机器人的工作效率