[發明專利]一種建筑外立面清洗機器人系統及其使用方法

有效

• 申請號: 201510329233.0
• 申請日: 2015-06-15
• 公開（公告）號: CN104983369B
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 李天建;謝云遠;李建興
• 申請（專利權）人: 福建工程學院
• 主分類號: A47L11/38
• 分類號: A47L11/38;A47L11/40
• 代理公司: 北京市商泰律師事務所11255
• 代理人: 王曉彬

技術領域

本發明涉及一種洗車器，尤其涉及一種建筑外立面清洗機器人系統及其使用方法。

背景技術

隨著建筑技術飛速發展。越來越高的建筑物表面的清洗維護工作，成為后期保養的重要問題。首先，建筑物高度的不斷上升，使清洗工作更難進行；其次，現代城市中大量的玻璃幕墻運用于高層建筑外墻，玻璃外墻的塵垢不但影響采光和美觀，其與雨水化合能產生腐蝕玻璃墻體的物質，然而其光滑的外表面也使得清洗工作更難展開；再次，傳統的人工清洗措施不但費時費力，而且存在很高的安全隱患，也與現代化城市的發展面貌不符，而且隨著中國老齡化程度的提高及社會對勞動力的需求越來越大，勞動力缺乏的情況愈發嚴重,提高勞動力利用率、增強社會自動化生產成為了當前中國社會發展的重要內容。因此，建筑外立面清洗的自動化勢在必行。

現有技術及其缺點：

1、現今壁面清洗機器人相關技術：

1.1國外研究現狀

(1)1978年，化工機械技術服務株式會社制作了一種叫Walker的壁面移動機器人。該機器人采用了單吸盤結構。用真空泵產生負壓，行走機 構采用上下兩個行走滾子和左右兩條行走皮帶的驅動。滾子和皮帶自然組成一個真空腔體。轉向通過左右滾輪和皮帶的速度差來實現。Walker既有吸附功能又有行走功能。但它有一個嚴重的缺點，即：壁面上有裂縫時，真空難以維持。

(2)關西電力株式會社研制的真空吸附履帶式結構壁面移動機器人。

利用均布于履帶和車體底部的吸盤，該機器人可以實現直線運動和轉向運動，但越障和面面轉換能力差。

(3)1986年美國國際機器人公司研制了用于清洗摩天大樓的爬壁機器人“SkyWasher”,該機器人的移動由兩組L型框架相對滑動，交替吸附來實現，每組框架有三只腳掌，每只腳掌上有兩只真空吸盤，吸盤相對于壁面可以作直線運動，該機器人允許橫向移動，并可跨越一定高度的障礙。但越障能力有限，而且清洗對建筑物的高度有限制。

(4)德國的Fraunhofer研究所研制了一種名為SIRIUSc的壁面清洗機器人，該種機器人作業時在機器人上方的建筑物頂部有一個隨動小車，該小車除了起一個安全作用外，還是機器人側移的定位裝置，機器人只能做上下運動，左右運動靠隨動小車牽引實現。爬行機構是基于兩對線形的模塊上的，每個模塊裝有幾個真空吸盤，每對模塊由一個伺服電機驅動。但是越障能力依然有限，且結構復雜。

1.2國內研究現狀

(1)北京航空航天大學自1996年起向后研制開發了“靈巧型擦窗機器 人”、“吊籃式擦窗機器人”、“藍天潔寶”等一系列幕墻清洗機器人樣機,這三種均為全氣動清洗機器人，采用十字框架構型，為自主步行移動機器人。所有運動件均由氣缸驅動，主體由X、Y兩個無桿氣缸構成，驅動件與結構件一體化的設計使機器人結構緊湊。可伸縮的腿部安裝有真空吸盤，隨著腿部的交替吸附和主氣缸的運動，機器人可以實現在玻璃幕墻上的縱向和橫向自主運動和越障。其中CLEANBOT與SKYCLEANER在兩個主氣缸之間配備有腰關節，當機器人發生偏斜時，可以通過糾偏運動使其回到正常狀態。SKYCLEANER吸盤與腿部采用微動鉸鏈連接，機器人可克服玻璃面上2度折角變化?！办`巧型擦窗機器人”類似于佐藤多秀研制的雙車體機器人，但重量相對要小的多，僅有20kg，尺寸為0.4m×0.8m×0.2m(寬×長×高)。“吊籃式擦窗機器人”則模擬人手擦窗的方式進行作業?！八{天潔寶”屬于被動式清洗機器人，結構簡單，工作效率高，這幾種壁面清洗機器人都具有很高的實用價值。

(2)上海大學特種機器人技術應用研究室向后開發研制了多層框架、多真空吸盤式爬壁機器人系列。該機器人由三層框架組成,內外框分別可以相對于中間框架作直線運動,中間框架帶著外框架可作相對于內框架的回轉運動,內外框架上各裝備有四個真空吸盤,通過內外吸盤的交替吸附使機器人在壁面上自由運動,最大10工作移動速度7.0m/min,自重50kg,負載能力55kg,越障高度60mm,采用無線射頻遙控操作。