[发明专利]一种建筑外立面清洗机器人系统及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种洗车器，尤其涉及一种建筑外立面清洗机器人系统及其使用方法。

背景技术

随着建筑技术飞速发展。越来越高的建筑物表面的清洗维护工作，成为后期保养的重要问题。首先，建筑物高度的不断上升，使清洗工作更难进行；其次，现代城市中大量的玻璃幕墙运用于高层建筑外墙，玻璃外墙的尘垢不但影响采光和美观，其与雨水化合能产生腐蚀玻璃墙体的物质，然而其光滑的外表面也使得清洗工作更难展开；再次，传统的人工清洗措施不但费时费力，而且存在很高的安全隐患，也与现代化城市的发展面貌不符，而且随着中国老龄化程度的提高及社会对劳动力的需求越来越大，劳动力缺乏的情况愈发严重,提高劳动力利用率、增强社会自动化生产成为了当前中国社会发展的重要内容。因此，建筑外立面清洗的自动化势在必行。

现有技术及其缺点：

1、现今壁面清洗机器人相关技术：

1.1国外研究现状

(1)1978年，化工机械技术服务株式会社制作了一种叫Walker的壁面移动机器人。该机器人采用了单吸盘结构。用真空泵产生负压，行走机 构采用上下两个行走滚子和左右两条行走皮带的驱动。滚子和皮带自然组成一个真空腔体。转向通过左右滚轮和皮带的速度差来实现。Walker既有吸附功能又有行走功能。但它有一个严重的缺点，即：壁面上有裂缝时，真空难以维持。

(2)关西电力株式会社研制的真空吸附履带式结构壁面移动机器人。

利用均布于履带和车体底部的吸盘，该机器人可以实现直线运动和转向运动，但越障和面面转换能力差。

(3)1986年美国国际机器人公司研制了用于清洗摩天大楼的爬壁机器人“SkyWasher”,该机器人的移动由两组L型框架相对滑动，交替吸附来实现，每组框架有三只脚掌，每只脚掌上有两只真空吸盘，吸盘相对于壁面可以作直线运动，该机器人允许横向移动，并可跨越一定高度的障碍。但越障能力有限，而且清洗对建筑物的高度有限制。

(4)德国的Fraunhofer研究所研制了一种名为SIRIUSc的壁面清洗机器人，该种机器人作业时在机器人上方的建筑物顶部有一个随动小车，该小车除了起一个安全作用外，还是机器人侧移的定位装置，机器人只能做上下运动，左右运动靠随动小车牵引实现。爬行机构是基于两对线形的模块上的，每个模块装有几个真空吸盘，每对模块由一个伺服电机驱动。但是越障能力依然有限，且结构复杂。

1.2国内研究现状

(1)北京航空航天大学自1996年起向后研制开发了“灵巧型擦窗机器 人”、“吊篮式擦窗机器人”、“蓝天洁宝”等一系列幕墙清洗机器人样机,这三种均为全气动清洗机器人，采用十字框架构型，为自主步行移动机器人。所有运动件均由气缸驱动，主体由X、Y两个无杆气缸构成，驱动件与结构件一体化的设计使机器人结构紧凑。可伸缩的腿部安装有真空吸盘，随着腿部的交替吸附和主气缸的运动，机器人可以实现在玻璃幕墙上的纵向和横向自主运动和越障。其中CLEANBOT与SKYCLEANER在两个主气缸之间配备有腰关节，当机器人发生偏斜时，可以通过纠偏运动使其回到正常状态。SKYCLEANER吸盘与腿部采用微动铰链连接，机器人可克服玻璃面上2度折角变化。“灵巧型擦窗机器人”类似于佐藤多秀研制的双车体机器人，但重量相对要小的多，仅有20kg，尺寸为0.4m×0.8m×0.2m(宽×长×高)。“吊篮式擦窗机器人”则模拟人手擦窗的方式进行作业。“蓝天洁宝”属于被动式清洗机器人，结构简单，工作效率高，这几种壁面清洗机器人都具有很高的实用价值。

(2)上海大学特种机器人技术应用研究室向后开发研制了多层框架、多真空吸盘式爬壁机器人系列。该机器人由三层框架组成,内外框分别可以相对于中间框架作直线运动,中间框架带着外框架可作相对于内框架的回转运动,内外框架上各装备有四个真空吸盘,通过内外吸盘的交替吸附使机器人在壁面上自由运动,最大10工作移动速度7.0m/min,自重50kg,负载能力55kg,越障高度60mm,采用无线射频遥控操作。