某玻璃清洗机器人项目

项目概述

　　外墙攀爬机器人是一种可执行清洁任务的爬壁机器人，主要应用在高层建筑玻璃幕墙清洗作业中。主要技术原理如下：
　　技术一：高压清洗技术
　　（1）节水：清洗任意表面每小时只需5L水，可节省大量的水资源；
　　（2）清洁：清洁基于物理效应，可以避免化学清洁剂对环境的污染；
　　（3）精细：高压清洗剂可以切入任意细小缝隙和孔洞，清洗无死角。
　　根据用户需求和工作环境特点，为对玻璃幕墙进行全方位彻底清洗，执行器采用高压喷洗方式，清洗介质使用无添加清洗剂的自来水。机械结构采用耐高压不锈钢喷嘴，耐压性能好，结构简单，轻便，便于拆卸。执行机构由电磁阀控制，响应时间小于0.1s，可实现高速反复喷射。执行机构电源供电电压采用24V安全电压，工作可靠，不存在漏电危险。
　　技术二：重力阻尼驱动技术
　　（1）节能：势能是由于位置和位形变化而具有的能量，可以将系统的势能转换为机构的动能。利用机器人自身的重力，驱动机器人自上而下运动，降低了功耗；
　　（2）可靠：重力阻尼系统是纯机械结构，运动稳定性更好，更加可靠耐用。
　　基于以上原理，我们发现重力驱动原理可以大大减能耗，所以采用此方案作为动力驱动方案。在实现行走负载功能的基础上，力求行走机构简单可靠。整机运动基于重力-阻尼原理，可实现竖直方向可靠运动。吸附装置采用特殊结构大直径吸盘结构，保证系统的安全性、稳定性和负载能力。动力采用，电气混合驱动模式，避免漏电的安全隐患，同时提高了系统的反应速度和系统的可操作性。
　　技术三：真空负压吸附原理
　　（1）大气压与吸盘内部的压差，会将吸盘牢牢压在玻璃壁面上；
　　（2）压力与摩擦系数的乘积等于摩擦力，如果能够抵消重力沿壁面的分力，整机就能可靠吸附。
　　
项目优势

　　1.机器人本体重量不足20kg，初步实现了单人可操作。
　　现今大多数玻璃幕墙清洗设备都存在设备尺寸大、质量大的问题，同时带来操作复杂、难度高的问题，通常需要2个以上的成年人完成操作。我们通过轻量化设计，将机器人的本体重量控制在20kg以内，可由一个成年人单独完成操作。八只吸盘提供的吸附力有更多的冗余承担其他负载，具有更强的抗风能力。提高了机器人的能源利用率，降低运动的负载和风险，以及在应用时减少人力成本。
　　2.引入高压喷洗技术，简化清洗装置，节能环保
　　创新性的引入高压水射流清洗技术是我们针对现有清洗方式的大胆革新。通过高压喷洗的物理冲击力去除玻璃面上的污垢，无须添加其他清洁剂，既环保又可降低成本，同时高压喷洗的耗水量相比人工清洗和其他清洗方式节省大约30%。
　　3.实现远程无线遥控，可以实时控制
　　远程无线遥控技术在机器人领域运用越来越广，相比有线传输控制，不但省去了布置控制线的麻烦，而且在控制端可以方便移动，操作人员在控制范围内随时随地的进行控制。配合摄像头和各种传感器的反馈信息，实现了对机器人的实时控制和监测。
　　4.多重保护措施，防止意外掉落
　　在控制策略上，实现了工作中突然断电断气的情况下保证一组吸盘吸附的状态，自闭阀极大地减缓了真空气路整体失效的时间，确保有足够的时间调整到手动升降机器人的模式，并且不会在失效的时候对玻璃面产生冲击，损坏工作面。另外，机器人配有安全绳，正常状态下，安全绳不承受机器人的外力作用，只有在机器人完全失效的状态下，起到防坠的作用。
　　5.利用重力驱动机器人下移，简化运动机构
　　由于机器人采用了重力阻尼驱动系统，大大简化了运动结构，全机械结构设计避免出现控制失效的情况，极大地提高了运动的稳定性和可靠性。相比大多数清洁机器人采用的主动驱动方式，降低了机器人的控制的复杂程度，充分利用了重力方向与机器人运动方向相同的环境特点。直线滑轨与轴承的寿命远高于电机或者其他驱动设备，而且成本低廉，在这种特殊情况下是性价比极高的选择。