外墙玻璃清洁器的设计与实现

易港林 卢瑛 谭寒 钟陈倩

摘要：

设计了一种通过风力的反作用力，使其附着于玻璃表面或墙面的玻璃清洁器，通过履带爬行装置实现在墙面和玻璃表面移动以及跨越障碍。该清洁器解决了传统玻璃清洁机器人无法大面积清洁或需要塔吊于牵引绳辅助移动的难题。

关键词：

附着方式;玻璃清洁;风向控制

中图分类号：

U472

文献标识码：

A

文章编号：

1672-9129（2020）15-0096-01

1引言

目前中国建筑面积约为500亿平方米，其中幕墙建筑面积占5%。国内玻璃清洁市场在百亿以上，而玻璃清洁工作主要为人工清洁方式，这种方式效率低、劳动强度大、危险性高。随着科技的发展虽然也出现了取代人工清洁的外墙及玻璃清洁器，目前，高楼外墙及玻璃清洁机器人多为吸附式玻璃清洁机器人或者悬吊式墙面及玻璃清洗机器人。但是吸附式玻璃清洁器分通过涡轮产生真空使其吸附于玻璃表面经行清洁。由于不能跨越玻璃边框，只局限于单块玻璃清洁，多用于家用清洁。而悬吊式墙面及玻璃清洁清洗机器人通过吊索轨道系统将擦窗机对准窗户经行清洁。初期投入高，还需要在建设时就将擦窗系统考虑在内，造价成本高，因此，急需一种新型用于高层建筑的外墙玻璃清洁装置。

2主要结构和功能

外墙玻璃清洁器主要由控制系统、风力压紧系统、运动系统、避障系统和清洁系统组成。控制系统是整个系统的控制中心，利用单片机储存的程序对风力压紧系统，运动系统，避障系统，清洁系统进行控制。使清洁器能够附着于墙面并对墙面或玻璃进行清洁。

2.1风力压紧系统。风力压紧系统由无刷电机，螺旋桨，转向电机，转向齿轮，倾斜角传感器组成。利用电机与螺旋桨产生与墙面成一定角度的风力，通过力的分解原理将风力的反作用力分解，用于贴紧垂直墙面和克服重力，使其能压紧于玻璃表面或墙面，倾斜传感器检测清洁器在墙面转向时的倾斜，控制系统通过倾斜传感器的信號驱动转向电机使无刷电机底座与运动系统发生偏转，使风向始终保持与地面成约45°。

2.2运动系统。运动系统由履带，底盘支架，底盘电机，履带驱动轮组成。底盘支架是各系统的搭载主体其支撑作用，控制系统通过设置好的路线控制底盘电机驱动履带在墙面上运动。

2.3清洁系统。由清洁刷、起落架、清洁刷起落电机组成，在清洁时降下抹布以经行清洁，不需要清洁的时候可以升起抹布。

3软件流程

外墙玻璃清洁器通过倾斜角传感器，超声波传感器检测其自身角度及工作状态，当清洁器在墙面上转向时，单片机接收到倾斜角传感器信号，在向左转向时单片机控制转向电机旋转是无刷电机底座与底盘发生反方向偏转使风向与地面保持与地面成45°。

在进行清洁工作时通过清洁刷上的超声波传感器检测与玻璃边框距离若已触碰到玻璃边框，便控制底盘电机通过差速转向继续清洁。

4实验结果

通过实验结果表明：利用大气压力将其自身压紧在玻璃表面，驱动电机以及超声波避障功能使机器进行全自动清洁，并选用履带爬行装置以便通过障碍及缝隙，该设计不仅体积小、重量轻，用它取代传统的人工手柄清洁玻璃及墙面，不但提高工作效率，而且还适用于不同高度的玻璃及外墙，产品具有风力压紧装置、爬行装置、障碍检测装置，它将会给玻璃表面清洁技术带来质的飞跃。

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