董軍 梁昕 周全鑫

摘?要：中央空調(diào)系統(tǒng)占據(jù)著現(xiàn)代智能系統(tǒng)的重要地位，它是有很多個(gè)冷熱源系統(tǒng)以及很多個(gè)空調(diào)調(diào)節(jié)系統(tǒng)組合而成的，和傳統(tǒng)空調(diào)有著很大的區(qū)別?；诖耍疚膶?duì)此進(jìn)行了分析，分析了中央空調(diào)風(fēng)道清洗機(jī)器人的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)和設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)，主要是想給相關(guān)的空調(diào)系統(tǒng)工作人員提供一些參考，希望中央空調(diào)系統(tǒng)可以持續(xù)的發(fā)展下去。

關(guān)鍵詞：中央空調(diào);風(fēng)道清潔;機(jī)器人設(shè)計(jì)

引言：伴隨經(jīng)濟(jì)發(fā)展，人們對(duì)于室內(nèi)安裝的中央空調(diào)有了很多深刻的認(rèn)識(shí)。我國的衛(wèi)生部門對(duì)那些安裝在公共場(chǎng)所的中央空調(diào)有著嚴(yán)格的規(guī)定，國內(nèi)有500多萬個(gè)中央空調(diào)的種類需要清潔和保養(yǎng)，但是這些空調(diào)一直在被人們使用，卻沒有及時(shí)地對(duì)其進(jìn)行清理，那樣會(huì)帶給人們很大的安全隱患，長時(shí)間使用，會(huì)讓空調(diào)的管道里有許多的灰塵和污垢，他們對(duì)人們的健康有著很大的危害，特別是老年人和孩子，所以，設(shè)計(jì)一個(gè)中央空調(diào)風(fēng)道清潔機(jī)器人是非常有必要的。

一、設(shè)計(jì)清潔機(jī)器人的需求

（一）具有靈活性

現(xiàn)實(shí)是，不同的行業(yè)使用的中央空調(diào)的類型都是不同的，而且空調(diào)內(nèi)部的風(fēng)道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也大不相同。所以，要進(jìn)行設(shè)計(jì)的清潔風(fēng)道機(jī)器人一定要有足夠的靈活性，可以對(duì)每一種中央空調(diào)進(jìn)行清潔，滿足所有要求。

（二）具有很強(qiáng)的清潔性

中央空調(diào)的管道非常多，管道的空間也非常大，因此，在管道上會(huì)有大面積的灰塵，甚至是動(dòng)物們的尸體。因此，風(fēng)道清洗機(jī)器人在設(shè)計(jì)的時(shí)候一定要注重其清潔性，保證可以把風(fēng)道中的動(dòng)物尸體，還是大面積的灰塵，清理的一干二凈，達(dá)到各種清潔標(biāo)準(zhǔn)，甚至在這樣的一個(gè)倡導(dǎo)綠色生活的時(shí)代下，該機(jī)器人還要具備一些附加功能。

二、清潔機(jī)器人的工作流程

清潔機(jī)器人在進(jìn)入空調(diào)風(fēng)道之前，先把氣囊鋪滿風(fēng)道，并進(jìn)行充氣，讓氣囊可以把風(fēng)道的兩端全部堵住，把需要進(jìn)行清潔的地方留出來，避免灰塵在清掃的過程中飄向其他的區(qū)域;風(fēng)道內(nèi)壁的灰塵掉下來之后，用集塵凈化器把掉落的灰塵和雜質(zhì)吸收回來;最后用機(jī)器人配置的傳感裝置對(duì)風(fēng)道內(nèi)的清潔情況進(jìn)行檢查。整個(gè)操作就結(jié)束了。

三、中央空調(diào)風(fēng)道清洗機(jī)器人的相關(guān)設(shè)計(jì)

（一）機(jī)器人系統(tǒng)分析

中央空調(diào)風(fēng)道清潔機(jī)器人的性能設(shè)計(jì)歸根到底就是為了清潔風(fēng)道，因此，在設(shè)計(jì)機(jī)器人之前要對(duì)中央空調(diào)系統(tǒng)進(jìn)行分析。因?yàn)槊恳环N類型的空調(diào)其自身的系統(tǒng)都是不一樣的，他們使用的材料也是不同的，所以，清潔的時(shí)候使用的清潔方式也是不同的。當(dāng)前情況，想要設(shè)計(jì)一款全能型的清潔機(jī)器人，就必須對(duì)空調(diào)管道系統(tǒng)展開詳細(xì)的結(jié)構(gòu)分析?；趯?duì)空調(diào)風(fēng)道系統(tǒng)裝置的詳細(xì)分析，清潔機(jī)器人應(yīng)該進(jìn)行的工作情況如下：①首先，清潔機(jī)器人要進(jìn)入到空調(diào)風(fēng)道檢查其內(nèi)部的環(huán)境，因此，需要給機(jī)器人配備行走機(jī)構(gòu)，讓機(jī)器人可以在風(fēng)道內(nèi)上下游走，此外，在系統(tǒng)中還要配備一個(gè)視頻傳感器，把風(fēng)道內(nèi)的情況傳到相關(guān)的控制系統(tǒng)中，然后他們根據(jù)視頻傳來的情況制定清潔方案。②展開對(duì)風(fēng)道的清掃。在清掃的過程中避免不了灰塵四處飛，基于這個(gè)原因，需要把空調(diào)的風(fēng)口用氣堵住，保證室內(nèi)空氣環(huán)境不被污染，之后啟動(dòng)機(jī)器人的清潔模式，對(duì)風(fēng)管的內(nèi)壁進(jìn)行清洗，借助集塵凈化器把管內(nèi)的病菌吸收掉。最后，利用傳感器對(duì)剛清理過的風(fēng)道內(nèi)壁進(jìn)行檢測(cè)，看是否清理干凈。③恢復(fù)空調(diào)工作區(qū)域。使用清潔機(jī)器人對(duì)空調(diào)風(fēng)道進(jìn)行清理有非常大的優(yōu)勢(shì)，如：可進(jìn)行可視化操控，制定清掃方案，便于管理清潔的質(zhì)量。

（二）機(jī)器人各機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)分析

1、控制系統(tǒng)分析

控制系統(tǒng)是清潔機(jī)器人做好本職工作的重要環(huán)節(jié)?；陔姎庾詣?dòng)技術(shù)，空調(diào)風(fēng)道系統(tǒng)清潔的機(jī)器人控制系統(tǒng)是由視覺觀測(cè)模塊結(jié)合清洗模塊組成的。其中，清潔裝置系統(tǒng)要和行走系統(tǒng)聯(lián)系在一起使用，一起完成機(jī)器人驅(qū)動(dòng)、轉(zhuǎn)向、升降以及清洗的工作，而視覺系統(tǒng)是把空調(diào)風(fēng)道內(nèi)的情況，以圖片的形式傳送到電腦中去，工作人員根據(jù)傳來的信息制定清洗方案，控制清洗裝置。在系統(tǒng)中的電機(jī)控制模塊是由兩個(gè)子系統(tǒng)組成的：步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)以及直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，他們兩個(gè)采用的是分組控制的方式，分別控制機(jī)器人的方向和速度，如此在很大程度上提升了機(jī)器人的運(yùn)作效率。

2、行走機(jī)構(gòu)分析

行走機(jī)構(gòu)要滿足每一種類型的空調(diào)風(fēng)道清洗要求。如：豎直空調(diào)風(fēng)道清洗，有障礙物的風(fēng)道清洗。在本文設(shè)計(jì)的機(jī)器人中采用的是腿足型行走機(jī)構(gòu)。這個(gè)行走機(jī)構(gòu)是由滑軌、電機(jī)座、電磁鐵腳等零件組成的。工作的原理是利用電機(jī)驅(qū)動(dòng)組帶動(dòng)連桿機(jī)構(gòu)推著滑塊在滑軌上上下運(yùn)動(dòng)，同時(shí)借助于磁鐵腳的力量，但齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，磁鐵被推出去，吸附在風(fēng)道管內(nèi)壁，當(dāng)需要移動(dòng)機(jī)器人的時(shí)候，就給電磁鐵通電，讓其吸附力消失。根據(jù)真實(shí)的清洗需求可以知道，清洗機(jī)器人需要在風(fēng)道管內(nèi)行走、旋轉(zhuǎn)、爬坡等。

驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的分析。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)給機(jī)器人提供行走的動(dòng)力，推動(dòng)機(jī)器人向前行走，此外，機(jī)器人的推動(dòng)能力還應(yīng)該具備靈活性，可以隨著風(fēng)道管內(nèi)的環(huán)境變化隨時(shí)做出改變。我們經(jīng)常見到的驅(qū)動(dòng)方式有螺輪式、履帶式、腳足式，其中腳足式，具有很強(qiáng)的適應(yīng)能力，很強(qiáng)的翻越障礙的能力，適應(yīng)粗糙風(fēng)道的能力也很強(qiáng)，并且它還有著很強(qiáng)的承載能力。

導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。清潔機(jī)器人的運(yùn)作模塊中必須要有導(dǎo)向功能，只有這樣，才可以讓機(jī)器人在各種形狀的風(fēng)道中行走，并完成清潔工作。我們經(jīng)常見到的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是差速導(dǎo)向，其是由兩個(gè)獨(dú)立的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)分別控制的。

升降機(jī)構(gòu)分析。生活中經(jīng)常見到的清潔機(jī)器人的升降機(jī)構(gòu)可分為兩種：連桿結(jié)構(gòu)、伸縮桿結(jié)構(gòu)。其中連桿結(jié)構(gòu)可以很好地從水平方向轉(zhuǎn)變成方向，反過來也一樣，是一種具有極強(qiáng)適應(yīng)力的機(jī)構(gòu)，并且它的大小正好符合風(fēng)道最小尺寸的要求。在升降機(jī)構(gòu)中，可以實(shí)現(xiàn)通過相關(guān)軟件建立模型，然后再進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn)的過程。

3、清潔機(jī)構(gòu)分析

清潔機(jī)構(gòu)是機(jī)器人最核心的機(jī)構(gòu)，其決定著清潔機(jī)器人運(yùn)作的效率，清潔有效性以及推廣價(jià)值和市場(chǎng)應(yīng)用率。借助于行走機(jī)構(gòu)機(jī)器人可以知道在風(fēng)道內(nèi)的行走方向和路徑，但是清潔方式要對(duì)風(fēng)道管內(nèi)的雜質(zhì)進(jìn)行清理和回收。因此，清潔機(jī)構(gòu)還要配備回收裝置和清潔裝置。

清潔機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。清潔機(jī)構(gòu)需要配備清潔刷頭、刷柄和吸塵管。清潔機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)工作內(nèi)容主要是上下擺動(dòng)清潔機(jī)構(gòu)，通過控制刷頭和吸塵管的角度，在一定時(shí)間內(nèi)完成清潔工作，然后換一個(gè)位置繼續(xù)清潔，直到把空調(diào)風(fēng)道清理干凈。因此，可以使用蛇骨結(jié)構(gòu)，利用蛇骨骨節(jié)進(jìn)行固定，根據(jù)運(yùn)行需要的長度鉸接相鄰的骨節(jié)，如此只要拽動(dòng)一邊的金屬線，就可以改變彎曲的角度。

回收機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。把風(fēng)道內(nèi)的雜質(zhì)清理掉并回收帶走是清潔機(jī)器人最主要的工作內(nèi)容，因此，在設(shè)計(jì)回收機(jī)構(gòu)的時(shí)候，清洗機(jī)器人工作的原理重要是利用吸塵力來回收灰塵和雜質(zhì)。

結(jié)論：綜上所述，上述基于清潔中央空調(diào)的實(shí)際需求，完成機(jī)器人的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣設(shè)計(jì)出來的清潔機(jī)器人有很高的工作效率，但是，在未來不斷的探索中，還需要我們導(dǎo)入最新的設(shè)計(jì)理念、思路，不斷地改善清潔機(jī)器人的機(jī)構(gòu)，對(duì)其進(jìn)行優(yōu)化和升級(jí)，讓其工作效率變得更高，質(zhì)量變得更好。

參考文獻(xiàn)：

[1]朱金金.中央空調(diào)管道清潔機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與結(jié)構(gòu)分析[J].湖北農(nóng)機(jī)化，2020（17）：106-107.

[2]谷忠朋，黃添彪，張玉蓮.中央空調(diào)管道清潔機(jī)器人機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].機(jī)械設(shè)計(jì)與制造工程，2020，49（06）：28-30.

作者簡介：

董軍（1991年10月-），男，漢族，籍貫：遼寧省普蘭店市，本科學(xué)歷，助理工程師，研究方向：空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計(jì)制造。