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，它是有很多個冷熱源系統(tǒng)以及很多個空調(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?，本文對此進行了分析，分析了中央空調(diào)風道清洗機器人的設(shè)計結(jié)構(gòu)和設(shè)計機構(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);風道清潔;機器人設(shè)計

引言：伴隨經(jīng)濟發(fā)展，人們對于室內(nèi)安裝的中央空調(diào)有了很多深刻的認識。我國的衛(wèi)生部門對那些安裝在公共場所的中央空調(diào)有著嚴格的規(guī)定，國內(nèi)有500多萬個中央空調(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，卻沒有及時地對其進行清理，那樣會帶給人們很大的安全隱患，長時間使用，會讓空調(diào)的管道里有許多的灰塵和污垢，他們對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)計一個中央空調(diào)風道清潔機器人是非常有必要的。

一、設(shè)計清潔機器人的需求

（一）具有靈活性

現(xiàn)實是，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)部的風道系統(tǒng)結(jié)構(gòu)也大不相同。所以，要進行設(shè)計的清潔風道機器人一定要有足夠的靈活性，可以對每一種中央空調(diào)進行清潔，滿足所有要求。

（二）具有很強的清潔性

中央空調(diào)的管道非常多，管道的空間也非常大，因此，在管道上會有大面積的灰塵，甚至是動物們的尸體。因此，風道清洗機器人在設(shè)計的時候一定要注重其清潔性，保證可以把風道中的動物尸體，還是大面積的灰塵，清理的一干二凈，達到各種清潔標準，甚至在這樣的一個倡導綠色生活的時代下，該機器人還要具備一些附加功能。

二、清潔機器人的工作流程

清潔機器人在進入空調(diào)風道之前，先把氣囊鋪滿風道，并進行充氣，讓氣囊可以把風道的兩端全部堵住，把需要進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;最后用機器人配置的傳感裝置對風道內(nèi)的清潔情況進行檢查。整個操作就結(jié)束了。

三、中央空調(diào)風道清洗機器人的相關(guān)設(shè)計

（一）機器人系統(tǒng)分析

中央空調(diào)風道清潔機器人的性能設(shè)計歸根到底就是為了清潔風道，因此，在設(shè)計機器人之前要對中央空調(diào)系統(tǒng)進行分析。因為每一種類型的空調(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，清潔的時候使用的清潔方式也是不同的。當前情況，想要設(shè)計一款全能型的清潔機器人，就必須對空調(diào)管道系統(tǒng)展開詳細的結(jié)構(gòu)分析?；趯照{(diào)風道系統(tǒng)裝置的詳細分析，清潔機器人應(yīng)該進行的工作情況如下：①首先，清潔機器人要進入到空調(diào)風道檢查其內(nèi)部的環(huán)境，因此，需要給機器人配備行走機構(gòu)，讓機器人可以在風道內(nèi)上下游走，此外，在系統(tǒng)中還要配備一個視頻傳感器，把風道內(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展開對風道的清掃。在清掃的過程中避免不了灰塵四處飛，基于這個原因，需要把空調(diào)的風口用氣堵住，保證室內(nèi)空氣環(huán)境不被污染，之后啟動機器人的清潔模式，對風管的內(nèi)壁進行清洗，借助集塵凈化器把管內(nèi)的病菌吸收掉。最后，利用傳感器對剛清理過的風道內(nèi)壁進行檢測，看是否清理干凈。③恢復空調(diào)工作區(qū)域。使用清潔機器人對空調(diào)風道進行清理有非常大的優(yōu)勢，如：可進行可視化操控，制定清掃方案，便于管理清潔的質(zhì)量。

（二）機器人各機構(gòu)設(shè)計分析

1、控制系統(tǒng)分析

控制系統(tǒng)是清潔機器人做好本職工作的重要環(huán)節(jié)。基于電氣自動技術(shù)，空調(diào)風道系統(tǒng)清潔的機器人控制系統(tǒng)是由視覺觀測模塊結(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，一起完成機器人驅(qū)動、轉(zhuǎn)向、升降以及清洗的工作，而視覺系統(tǒng)是把空調(diào)風道內(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)中的電機控制模塊是由兩個子系統(tǒng)組成的：步進電機驅(qū)動以及直流電機驅(qū)動，他們兩個采用的是分組控制的方式，分別控制機器人的方向和速度，如此在很大程度上提升了機器人的運作效率。

2、行走機構(gòu)分析

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

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

導向機構(gòu)設(shè)計。清潔機器人的運作模塊中必須要有導向功能，只有這樣，才可以讓機器人在各種形狀的風道中行走，并完成清潔工作。我們經(jīng)常見到的導向機構(gòu)是差速導向，其是由兩個獨立的驅(qū)動系統(tǒng)分別控制的。

升降機構(gòu)分析。生活中經(jīng)常見到的清潔機器人的升降機構(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，是一種具有極強適應(yīng)力的機構(gòu)，并且它的大小正好符合風道最小尺寸的要求。在升降機構(gòu)中，可以實現(xiàn)通過相關(guān)軟件建立模型，然后再進行仿真實驗的過程。

3、清潔機構(gòu)分析

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

清潔機構(gòu)設(shè)計。清潔機構(gòu)需要配備清潔刷頭、刷柄和吸塵管。清潔機構(gòu)的驅(qū)動機構(gòu)工作內(nèi)容主要是上下擺動清潔機構(gòu)，通過控制刷頭和吸塵管的角度，在一定時間內(nèi)完成清潔工作，然后換一個位置繼續(xù)清潔，直到把空調(diào)風道清理干凈。因此，可以使用蛇骨結(jié)構(gòu)，利用蛇骨骨節(jié)進行固定，根據(jù)運行需要的長度鉸接相鄰的骨節(jié)，如此只要拽動一邊的金屬線，就可以改變彎曲的角度。

回收機構(gòu)設(shè)計。把風道內(nèi)的雜質(zhì)清理掉并回收帶走是清潔機器人最主要的工作內(nèi)容，因此，在設(shè)計回收機構(gòu)的時候，清洗機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)的實際需求，完成機器人的機構(gòu)設(shè)計，這樣設(shè)計出來的清潔機器人有很高的工作效率，但是，在未來不斷的探索中，還需要我們導入最新的設(shè)計理念、思路，不斷地改善清潔機器人的機構(gòu)，對其進行優(yōu)化和升級，讓其工作效率變得更高，質(zhì)量變得更好。

參考文獻：

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[2]谷忠朋，黃添彪，張玉蓮.中央空調(diào)管道清潔機器人機構(gòu)設(shè)計[J].機械設(shè)計與制造工程，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，本科學歷，助理工程師，研究方向：空調(diào)系統(tǒng)設(shè)計制造。