[發(fā)明專利]一種系留式無(wú)人機(jī)高空墻壁清潔作業(yè)系統(tǒng)及其工作方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710590699.5
• 申請(qǐng)日: 2017-07-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN107440627A
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-12-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李天松;馬力;陽(yáng)榮凱;黃艷虎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 桂林電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): A47L11/38
• 分類號(hào): A47L11/38;A47L11/40;B64C39/02
• 代理公司: 北京輕創(chuàng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11212
• 代理人: 楊立,周玉婷

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及高空墻壁清潔領(lǐng)域，具體涉及一種系留式無(wú)人機(jī)高空墻壁清潔作業(yè)系統(tǒng)及其工作方法。

背景技術(shù)

在現(xiàn)代都市中，高樓大廈的外墻材質(zhì)主要有玻璃幕、復(fù)合鋁合板、大理石、水刷石等。由于受到空氣中的灰塵、油污以及酸雨酸霧的侵蝕，往往一棟新建的大樓在短時(shí)間內(nèi)就變得臟污不堪，在一些空氣污染比較嚴(yán)重的城市更是如此。

對(duì)高樓大廈的外墻表面清理工作一直以來(lái)都是用人力來(lái)完成。從事該行業(yè)的人員需要專業(yè)的培訓(xùn)，他們利用高空操作繩、安全繩、高空坐板等工具自上而下對(duì)大樓外墻材料進(jìn)行刷洗清潔制劑、清洗污垢灰塵。該清潔手段不僅總體價(jià)格昂貴，而且總是存在很大的人身安全風(fēng)險(xiǎn)。

由于受限于無(wú)人機(jī)的搭載能力、滯空時(shí)間等因素，無(wú)人機(jī)應(yīng)用早期主要選用大中型固定翼無(wú)人機(jī)和無(wú)人直升機(jī)作為平臺(tái)，這些平臺(tái)雖然載荷能力強(qiáng)、飛行高度大、飛行距離遠(yuǎn)，但同樣存在著體積大、系統(tǒng)復(fù)雜、后期保養(yǎng)昂貴、訓(xùn)練成本高、操作靈活性不夠、滯空時(shí)間仍然不能滿足需求和需協(xié)調(diào)飛行空域等諸多的限制，這些不足決定了很難在多種應(yīng)用中得到廣泛推廣。

在這種背景下，系留無(wú)人機(jī)的出現(xiàn)徹底解決了這個(gè)問(wèn)題。系留無(wú)人機(jī)系統(tǒng)由車載平臺(tái)、地面供電系統(tǒng)、空中飛行平臺(tái)、任務(wù)載荷等部分組成，系留無(wú)人機(jī)的電源由地面發(fā)電機(jī)提供，可為無(wú)人機(jī)提供24小時(shí)不間斷的電力，使無(wú)人機(jī)可24小時(shí)不間斷滯空，并可根據(jù)用戶需求搭載可見(jiàn)光攝像機(jī)和紅外熱成像儀等光電偵測(cè)設(shè)備，也可以搭載應(yīng)急通訊設(shè)備等適應(yīng)不同行業(yè)需求的任務(wù)載荷。

發(fā)明內(nèi)容

綜上所述，為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種系留式無(wú)人機(jī)高空墻壁清潔作業(yè)系統(tǒng)及其工作方法。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的技術(shù)方案如下：一種系留式無(wú)人機(jī)高空墻壁清潔作業(yè)系統(tǒng)，包括無(wú)人機(jī)、高空平臺(tái)設(shè)備和控制站；所述無(wú)人機(jī)的前方設(shè)有用于清潔高空墻壁的機(jī)載清潔裝置；所述高空平臺(tái)設(shè)備放置于樓頂適當(dāng)?shù)臉菍踊蛘叩孛嫔希⑶宜龈呖掌脚_(tái)設(shè)備通過(guò)空中傳輸管向所述無(wú)人機(jī)提供電能以及向所述機(jī)載清潔裝置提供清洗液；所述控制站通過(guò)控制所述無(wú)人機(jī)、所述機(jī)載清潔裝置以及所述高空平臺(tái)設(shè)備的協(xié)調(diào)運(yùn)行來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)墻壁的清潔。

無(wú)人機(jī)是“無(wú)人飛行器(UAV)”的簡(jiǎn)稱，其包括多種結(jié)構(gòu)形式，因多旋翼具有可以穩(wěn)定懸停的特點(diǎn)，因此優(yōu)選其作為飛行平臺(tái)，此處多旋翼可以是四/六/八旋翼以及旋翼數(shù)量大于八的小型無(wú)人機(jī)。

本發(fā)明的有益效果是：將高空墻壁清潔作業(yè)與系留式無(wú)人機(jī)有機(jī)結(jié)合，其具備懸停時(shí)高度穩(wěn)定、能長(zhǎng)時(shí)續(xù)航、清潔快速和成本低廉等多個(gè)特點(diǎn)，可以取代人工作業(yè)，釋放人力資源，使工人從高空安全風(fēng)險(xiǎn)中解放出來(lái)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)：

進(jìn)一步，所述無(wú)人機(jī)的前端設(shè)有用于測(cè)量其與墻壁之間的距離的超聲波模塊，所述無(wú)人機(jī)的手臂上設(shè)有用于測(cè)量經(jīng)緯度和高度的GPS模塊，所述無(wú)人機(jī)的手飛控板上設(shè)有用于測(cè)量風(fēng)力和溫濕度的氣壓計(jì)；所述無(wú)人機(jī)通過(guò)數(shù)傳模塊將所述超聲波模塊、所述GPS模塊以及所述氣壓計(jì)的測(cè)量信息以及其飛行姿態(tài)發(fā)送給所述控制站并逐一顯示出來(lái)。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：通過(guò)觀察控制站實(shí)時(shí)掌握無(wú)人機(jī)的工作狀態(tài)。

進(jìn)一步，所述無(wú)人機(jī)還包括自慣性測(cè)量單元，并且所述無(wú)人機(jī)利用源自所述慣性測(cè)量單元、所述GPS模塊和所述氣壓計(jì)的測(cè)量信息并基于擴(kuò)展卡爾曼濾波進(jìn)行數(shù)據(jù)融合，以提高其姿態(tài)角的精度。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：提高無(wú)人機(jī)飛行的可靠性。

進(jìn)一步，所述無(wú)人機(jī)上設(shè)有用于清潔時(shí)拍攝墻壁的攝像頭，所述攝像頭通過(guò)圖傳模塊將拍攝的圖片發(fā)送給所述控制站并顯示出來(lái)。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：通過(guò)觀察控制站實(shí)時(shí)掌握清潔對(duì)象。

進(jìn)一步，所述無(wú)人機(jī)的飛行控制器采用PID自動(dòng)校正控制算法快速做出相應(yīng)飛行動(dòng)作從而到達(dá)規(guī)定的位置。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是：對(duì)于由風(fēng)力、噴射清洗液產(chǎn)生的反作用力使無(wú)人機(jī)懸停時(shí)產(chǎn)生的漂移，PID算法通過(guò)獲取當(dāng)前位置信息與規(guī)定的位置進(jìn)行比較，快速使無(wú)人機(jī)做出相應(yīng)飛行動(dòng)作，從而到達(dá)規(guī)定的位置，造成宏觀上無(wú)人機(jī)并未移動(dòng)的景象。

進(jìn)一步，所述機(jī)載清潔裝置包括處于所述無(wú)人機(jī)前方的高壓噴射頭和柔質(zhì)清潔頭，所述柔質(zhì)清潔頭通過(guò)可自動(dòng)伸縮的清潔手臂安裝在所述無(wú)人機(jī)前方，所述柔質(zhì)清潔頭內(nèi)置有感應(yīng)出其與墻壁的壓力的壓力傳感器，所述壓力傳感器通過(guò)感應(yīng)到壓力來(lái)調(diào)節(jié)所述柔質(zhì)清潔頭對(duì)墻壁的力度大小；