高空玻璃清洗机器人的设计与研究

时间：2020-12-29 12:01:55　来源：雅意学习网本文已影响人

　　【摘要】随着国家新型城镇化建设进程的不断推进，各类城市高层建筑不断挺拔而出。随之而来的是一系列的问题，如外窗清洁维护。采用人工方式，由于清洁行业起步较晚，“蜘蛛人”多是外来务工人员，流动性大，没有细致的行业细分且存在安全隐患。为了保障人员安全以及提高服务效率，高空玻璃清洁机器人将广泛投入城市使用。本设计是一个将装置驱动部分放置于屋顶、51单片机控制，通过红外线传感器附加臂，一种多吸盘组交替吸附工作、工作部框架式移动紧贴下放于窗外进行清洗的智能化、自动化的外窗清洗机器人，具有制造相对容易、性价比高、放置于建筑顶层方便安全的优点，能够更好地深入人民大众的生活场所，给人们的日常生活帶来极大的便利。
　　【关键词】高空玻璃清洁机器人；51单片机；红外线传感器；智能化
　　中图分类号： TP242 文献标识码： A 文章编号： 2095-2457（2018）17-0016-002
　　DOI：10.19694/j.cnki.issn2095-2457.2018.17.007
　　【Abstract】With the continuous development of new urbanization in China， high-rise buildings of all kinds of cities are constantly coming out. Then comes a series of problems， such as cleaning and maintenance of external windows. Using the artificial way， because of the late start of the cleaning industry， “spiders” are mostly migrant workers， the mobility is large， there is no detailed industry subdivision and there is a security risk. To protect personnel safety and improve service efficiency， high-altitude glass cleaning robots will be widely used in cities. The design is a device driven part on the roof， 51 single chip control， through the infrared sensor additional arm， a multi sucker group alternately adsorbed work， the work department frame type moving closely attached to the window for cleaning the intelligent， automatic window cleaning machine people， with relatively easy manufacturing and cost-effective. The advantages of being placed on the top floor of the building are convenient and safe， which can further deepen people’s living space and bring great convenience to people’s daily life.
　　【Key words】High altitude glass cleaning robot；51 single chip microcomputer；Infrared sensor；Intellectualization
　　0 引言
　　随着城镇化建设的不断加快，高层建筑外窗清洁维护工作等问题日益凸显，这就为高空玻璃清洁机器人提供了较大的发展空间。由于高空玻璃清洁机器人设计复杂，编程困难，工作量大。目前，传统的设计方法往往效率低，精度低。现代高性能高空玻璃清洗机器人的设计要求很难满足，将产生一系列智能产品投入市场。
　　高空玻璃清洁机器人，比起普通擦窗机与人工作业，它不仅安全系数有了很大的提高，而且工作效率也有了很大的提升。对此，团队在设计基础上进行了创新和理论性方面研究。高空玻璃清洗机器人的研制成功，将会实现清洗作业的自动化，给清洗业带来一次新的革命。
　　1 机体总体方案设计
　　为设计高空玻璃清洗机器人，机器人必须要具有在壁面上吸附和移动功能，以保障他人安全以及设备自身安全；此外还应该具有相应的清洗工作部、控制模块以及高压气体、水等的供应功能。所以玻璃清洗机器人系统应包括机器人本体框架、控制系统、清洗系统、供应保障系统四大部分。
　　（1）机器人本体主要包括清洗和移动两大部分。清洗部分，清洗部分的工作是清洗壁面。主要实现过程是喷淋壁面、滚刷清洗、雨刷维护，从而达到清洗玻璃的目的；移动部分，通过空压机产生高压气体，由真空发生器产生真空负压，使机器人本体安全可靠地吸附在工作壁面上实现纵向的移动，通过两条绳索的伸缩分提供额外安全保障。
　　（2）控制系统负责的功能是通过51单片机控制机器人在壁面上进行清洗作业。它主要由电源、单片机和继电器组成。控制系统的设计遵循安全、可靠、小型化、轻量化、易于维护和更新的原则，并直接安装在机器人机体的框架上。
　　（3）供应保障主要实现水、空气、玻璃水等的供应。主要由导管、储水罐、空压机、水泵等部件组成。水、空气等由专门的管路送至清洗部分，以保障机器人正常作业。在总结和参考大量壁面移动设备、安全保障机构以及清洗装置的前提下，我们设计了一种51单片机控制，通过红外线传感器附加臂，一种多吸盘组交替吸附工作、工作部框架式移动紧贴下放于窗外进行清洗的智能化、自动化的外窗清洗机器人，并制作了实物。

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