作品名稱：高空操作換燈機器人
學校名稱：青島理工大學(臨沂)
參賽隊伍：理工精英6隊
參賽學生：管煜慧 徐慧 王浩名
指導老師：胡耀增 孟慶學
高空換燈一般采用人工更換，目前屬于高危作業，而且容易發生觸電危險，隨著無人機的發展，許多的高空作業通過無人機便可以解決，但是由于目前換燈一方面需要對燈具的定位要求嚴格，其次換燈還需要拆卸安裝多個螺釘，該動作很難通過無人機實現。
有鑒于上述現有技術存在的問題，此課題結合相關領域多年的設計及使用經驗，輔以過強的專業知識，設計制造了一種高空智能操作換燈機器人，來克服上述缺陷。
如圖所示，無人機1上方設有操作平臺2，操作平臺2兩側設有兩個燈具定位裝置3，兩個燈具定位裝置3中間設有相機，操作平臺2周邊設有可圍繞操作平臺2移動的兩個擰螺絲機械手，相機可以具體識別拆卸燈具的位置然后具體通過控制系統控制擰螺絲機械手對燈具上的螺釘進行拆卸或安裝。燈具定位裝置3包括若干扶爪4，扶爪4設有四個，四個扶爪4圍繞燈具定位裝置3中心均布，每個扶爪4可相對燈具定位裝置3中心距離調整，滿足不同大小燈具的定位，若干扶爪4中心設有吸盤5，從而保證燈具定位的方位問題。
擰螺絲機械手包括滑塊座6，滑塊座6上豎直固定有第一空心桿8，第一空心桿8上端設有第二空心桿9和第一擺動電機10，第一擺動電機10可帶動第二空心桿9繞第一空心桿8上端擺動，第二空心桿9另一端設有第二擺動電機（圖中未示出）和第三空心桿12，第二擺動電機可帶動第三空心桿12繞第二空心桿9上端擺動，第三空心桿12另一端轉動連接有螺絲頭13，滑塊座6底部設有螺絲頭驅動電機7，螺絲頭驅動電機7和螺絲頭13之間通過柔性鋼筋11連接，柔性鋼筋11貫穿第一空心桿8、第二空心桿9和第三空心桿12，利用柔性鋼筋11實現長距離轉動傳遞，不影響各個空心桿類似關節的擺動。本課題第一擺動電機10和第二擺動電機的中心線朝向同一側，第一空心桿8、第二空心桿9和第三空心桿12的兩端均設有軸承，柔性鋼筋11與軸承間隙配合，保證柔性鋼筋11能夠起到一定的定位導向作用，同時還能避免柔性鋼筋11與軸承配合過緊導致的柔性鋼筋11無法相對軸承徑向移動的問題。操作平臺2周邊設有滑道14和齒條，滑塊座6上設有轉動驅動電機，轉動驅動電機上設有齒輪，轉動驅動電機通過齒輪和齒條帶動滑塊座6在滑道14上滑動。本課題滑道14上設有兩個分割塊15，兩分割塊15將滑道14平分使每個滑塊座6均在其各自平分的滑道14上滑動，兩個分割塊15優選分別設置在兩個燈具定位裝置3之間中心兩側位置。
為方便柔性鋼筋11與兩端零部件的連接，本課題螺絲頭驅動電機7與柔性鋼筋11通過聯軸器連接，柔性鋼筋11另一端與螺絲頭13通過聯軸器連接。螺絲頭13可根據不同螺釘大小進行更換，螺絲頭13設為磁性螺絲頭，兩個燈具定位裝置3中間還設有若干螺釘存儲螺紋孔，螺釘存儲螺紋孔大小按一定規則排布，螺釘存儲螺紋孔內可放有螺釘，通過磁性螺絲頭的再次旋轉將拆卸下來的螺釘放入螺釘存儲螺紋孔中，或者從其螺釘存儲螺紋孔中取出螺釘安裝新的燈具。
