外墻玻璃清潔器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

易港林 盧瑛 譚寒 鐘陳倩

摘要：

設(shè)計(jì)了一種通過風(fēng)力的反作用力，使其附著于玻璃表面或墻面的玻璃清潔器，通過履帶爬行裝置實(shí)現(xiàn)在墻面和玻璃表面移動(dòng)以及跨越障礙。該清潔器解決了傳統(tǒng)玻璃清潔機(jī)器人無法大面積清潔或需要塔吊于牽引繩輔助移動(dòng)的難題。

關(guān)鍵詞：

附著方式;玻璃清潔;風(fēng)向控制

中圖分類號(hào)：

U472

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：

A

文章編號(hào)：

1672-9129（2020）15-0096-01

1引言

目前中國建筑面積約為500億平方米，其中幕墻建筑面積占5%。國內(nèi)玻璃清潔市場(chǎng)在百億以上，而玻璃清潔工作主要為人工清潔方式，這種方式效率低、勞動(dòng)強(qiáng)度大、危險(xiǎn)性高。隨著科技的發(fā)展雖然也出現(xiàn)了取代人工清潔的外墻及玻璃清潔器，目前，高樓外墻及玻璃清潔機(jī)器人多為吸附式玻璃清潔機(jī)器人或者懸吊式墻面及玻璃清洗機(jī)器人。但是吸附式玻璃清潔器分通過渦輪產(chǎn)生真空使其吸附于玻璃表面經(jīng)行清潔。由于不能跨越玻璃邊框，只局限于單塊玻璃清潔，多用于家用清潔。而懸吊式墻面及玻璃清潔清洗機(jī)器人通過吊索軌道系統(tǒng)將擦窗機(jī)對(duì)準(zhǔn)窗戶經(jīng)行清潔。初期投入高，還需要在建設(shè)時(shí)就將擦窗系統(tǒng)考慮在內(nèi)，造價(jià)成本高，因此，急需一種新型用于高層建筑的外墻玻璃清潔裝置。

2主要結(jié)構(gòu)和功能

外墻玻璃清潔器主要由控制系統(tǒng)、風(fēng)力壓緊系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)、避障系統(tǒng)和清潔系統(tǒng)組成?？刂葡到y(tǒng)是整個(gè)系統(tǒng)的控制中心，利用單片機(jī)儲(chǔ)存的程序?qū)︼L(fēng)力壓緊系統(tǒng)，運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)，避障系統(tǒng)，清潔系統(tǒng)進(jìn)行控制。使清潔器能夠附著于墻面并對(duì)墻面或玻璃進(jìn)行清潔。

2.1風(fēng)力壓緊系統(tǒng)。風(fēng)力壓緊系統(tǒng)由無刷電機(jī)，螺旋槳，轉(zhuǎn)向電機(jī)，轉(zhuǎn)向齒輪，傾斜角傳感器組成。利用電機(jī)與螺旋槳產(chǎn)生與墻面成一定角度的風(fēng)力，通過力的分解原理將風(fēng)力的反作用力分解，用于貼緊垂直墻面和克服重力，使其能壓緊于玻璃表面或墻面，傾斜傳感器檢測(cè)清潔器在墻面轉(zhuǎn)向時(shí)的傾斜，控制系統(tǒng)通過傾斜傳感器的信號(hào)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向電機(jī)使無刷電機(jī)底座與運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)生偏轉(zhuǎn)，使風(fēng)向始終保持與地面成約45°。

2.2運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)。運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)由履帶，底盤支架，底盤電機(jī)，履帶驅(qū)動(dòng)輪組成。底盤支架是各系統(tǒng)的搭載主體其支撐作用，控制系統(tǒng)通過設(shè)置好的路線控制底盤電機(jī)驅(qū)動(dòng)履帶在墻面上運(yùn)動(dòng)。

2.3清潔系統(tǒng)。由清潔刷、起落架、清潔刷起落電機(jī)組成，在清潔時(shí)降下抹布以經(jīng)行清潔，不需要清潔的時(shí)候可以升起抹布。

3軟件流程

外墻玻璃清潔器通過傾斜角傳感器，超聲波傳感器檢測(cè)其自身角度及工作狀態(tài)，當(dāng)清潔器在墻面上轉(zhuǎn)向時(shí)，單片機(jī)接收到傾斜角傳感器信號(hào)，在向左轉(zhuǎn)向時(shí)單片機(jī)控制轉(zhuǎn)向電機(jī)旋轉(zhuǎn)是無刷電機(jī)底座與底盤發(fā)生反方向偏轉(zhuǎn)使風(fēng)向與地面保持與地面成45°。

在進(jìn)行清潔工作時(shí)通過清潔刷上的超聲波傳感器檢測(cè)與玻璃邊框距離若已觸碰到玻璃邊框，便控制底盤電機(jī)通過差速轉(zhuǎn)向繼續(xù)清潔。

4實(shí)驗(yàn)結(jié)果

通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：利用大氣壓力將其自身壓緊在玻璃表面，驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及超聲波避障功能使機(jī)器進(jìn)行全自動(dòng)清潔，并選用履帶爬行裝置以便通過障礙及縫隙，該設(shè)計(jì)不僅體積小、重量輕，用它取代傳統(tǒng)的人工手柄清潔玻璃及墻面，不但提高工作效率，而且還適用于不同高度的玻璃及外墻，產(chǎn)品具有風(fēng)力壓緊裝置、爬行裝置、障礙檢測(cè)裝置，它將會(huì)給玻璃表面清潔技術(shù)帶來質(zhì)的飛躍。

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