发布于：2013-07-17 11:19:17
来自：暖通空调/中央空调
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随着我国经济的快速发展，中央空调的使用越来越多。一为了保障公共卫生安全。尤其是工作人员的健康安全，应定期检查工作环境的空气质量情况，并对中央空调 通风系统进行彻底的清洁。目前，对于空调通风管道的清洁，采用人工清洁的方式危险性大、劳动量大、工作效率低，而且清理期间产生的粉尘极易对工人身体造成 危害。管道清洁机器人是可以替代人工成功解决空调通风管道清洁的有效途径。
一、中央空调管道清扫机器人的研究现状
目前，国外的中央空调管道清洗机器人已形成产业化，如美国、加拿大、英国、意大得、丹麦、日本、韩国等发达国家均有自已的系列产品。
对于通风管道的机器人清扫，欧美一些国家在这方面研究比较早，有严格的室内空气质量标准。例如，丹麦 Dan - duct 公司、瑞典的 Wintclean 和加拿大 Airtox 公司都很成熟的清污机器人产品。但这些机器人功能单一，价格昂贵，智能化水平低。
国内管道清扫机器人的产品和市场大都不成熟，目前我国所使用的中央空调节器机器人大部分被国外垄断。近年来，特别是"非典"促进了管道清洗机器人的研究，许多学校和单位开始研制，如：清华大学、哈尔滨工业大学、上海交通大学、东华大学、深圳大学等。
2004 年我国第一台管道机器人由中科院兰州分院研制成功。2004 年东华大学研制的"自主变位四履带足机器人"。2005 年清华大学研制的通风管清扫机器人MDCR-1，其尺寸为 520X290X270mm，是一种在通风管里行走的移动机器人。根据最新报告，这些机器人都是在 2004 年-2007年出现的。这说明人们对中央空调的卫生状况日益关注，对清洗设备市场也非常看好，当然，竞争形势很激烈。
二、中央空调管道清扫机器人存在的问题
管道机器人的研制涉及机械、硬件和软件多方面的协调配合问题，研制过程中遇到许多困难和问题。这些问题包括：
（1）机器人的尺寸问题。由于国内的中央空调风管并没有规范化，因此不同地方所用管道的尺寸并不相同。《公共场所集中空调通风系统清洗规范》规定，需要清 洗的管道的最小高度为 180mm。因此机器人设计须考虑不同规格风管的要求。然而，减小机器人尺寸的同时，摄像头的尺寸、电机的尺寸以及车载控制器的尺寸也受到了限制，这又与 对摄像头、电机的性能和车载控制器的功能要求构成矛盾。
（2）机器人的动力问题。在中央空调管道中，受限于屏蔽作用，采用无线的通讯方式是不现实的，同时又十分不可靠的。所以，采用有线的形式。考虑中央空调管 道的长度，线长设计为 30m。要拖动 30m 以上的电缆，电机要提供一定的扭矩，同时又要保证一定的速度，这对电机的功率和效率要求严格。而且，限于车身体积，电机体积得适中，这又与功率要求形成了 矛盾。
（3）机器人直线行进中的偏差问题。行进中由于左右电机的负载差异，电机本身参数的差异等因素，会造成机器人行进中的走偏问题。当偏差明显时，会给机器人 的操控带来不便，尤其是在管道中摄像头的视野有限。同时考虑到定量检测的需求，机器人必须在一定精度上能保持直线行走。
（4）摄像头问题。机器人最主要携带的机构是摄像头，这是观察和检测空调管道的必要手段。然而，一些如疾病控制中心等单位机构对于摄像头要求严格。他们希 望摄像头具有更细致的观察力，能观察近处甚至是远处局部管壁的斑点。这就要求摄像头有焦距等光学参数可调的能力，因此，摄像头的体积会比较大。这使得承载 摄像头的机械结构体积不得不增大，这与机器人的尺寸限制形成矛盾。
（5）照明问题。由于中央空调管道缺乏光源，因此必须通过增加照明设备才能使管道机器人正常工作。为了使摄像头能够观察，比如说 5 米以外的物体，照明灯必须有足够的亮度以及汇聚能力。但是，与此同时汇聚的光被近处管壁反射后，会使管道局部过亮，而导致摄像头图像饱和的问题。因此照明 灯必须是亮度可调的。
（6）通讯问题。这涉及从控制器与主控制器，主控制器与PC图像终端，PC图像终端与视频服务器间的通讯问题。而对于前两者，需要高效的通讯协议，使其既能满足功能要求，又不占用过多的系统资源。
三、中央空调管道机器人的发展趋势
作为一种代替人在管道内作业的特种机器人，管道清扫机器人的研究和发展具有重要的社会效益、经济意义和广阔的应用前景。目前，中央空调机器人的发展趋势将是：
（1）可组合的机械设计模式，使机器人可以适应不同高度管道的要求，因此适应性更强。
（2）采用高效率、高功率密度、高功率的空心杯电机，使机器人的动力十足，牵引力可达以上。且配有编码器，可准确实现测速、测距。
（3）采用双明处理器加配合的控制方式，不但处理速度快，而且升级，换代容易，便于向智能化发展。
（4）改进的算法，比较好的避免了积分饱和现象的出现以及提高系统的响应速度。
由于特种机器人是一门比较复杂的科学，它需要人们不断完善与提高它。就目前国内外现状来说，尽管研究的很多，但真正成型应用到具体实际中的并不是很多。因 此，如何将这门技术深入应用到实际，研制出一种低成本、高效率、比较实用的机器人机构，并开发清扫等维护模块，使得中央空调清洗机器人产品成熟和国产化， 进一步提高我们的物资生活和文化生活，其前景还是非常乐观的。
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只看楼主 我来说两句 抢板凳