随着城市现代化的发展和人口的日益增加,为了节省土地资源,各种各样的摩天大楼成为现代都市中道亮丽的风景。在建筑业中,高层建筑的外观越来越多地采用玻璃幕墙结构,进而衍生出繁重的幕墙清洗任务,针对幕墙表面作业的特殊情况,在国内外自主移动机器人研究的基础上,设计出一种真空吸附,电力驱动、自主移动的幕墙清洗机器人。考虑幕墙清洗机器人代替人工进行有效率的清洗工作,因此本项目采用机械力清洗作用方式,即冲洗、刷洗,刮洗联合作用方式。高压水冲洗玻璃幕墙面,便于除去壁面上附着力较小的污垢并浸润壁面;电机通过同步传动齿形带带动滚刷旋转,通过滚刷刷洗,便于除去附着力较大的污垢。刮板可以刮净和回收残留在壁面的液滴,从而达到幕墙清洗的目的,整个清洗作业系统包括滚刷系统、喷水系统、和洁面系统,操作简单省时省力。
根据机器人清洗作业的要求,首先必须具备清洗作业功能和控制功能,此外幕墙清洗机器人还必须在高层建筑物表面进行吸附和移动,因此幕墙清洗机器人系统应包括机器人清洗系统、移动吸附系统和控制系统三大部分。
高层建筑壁面的污垢主要是大气尘垢,清洗系统是清洗幕墙清洗机器人的重要组成部分之一,考虑幕墙清洗机器人代替人工进行有效率的清洗工作,因此本课题采用机械力清洗作用方式,即冲洗、刷洗,刮洗联合作用方式。高压水冲洗壁面,便于除去壁面上附着力较小的污垢并浸润幕墙表面 ;电机通过同步传动齿形带带动滚刷旋转,通过滚刷刷洗,便于除去附着力较大的污垢。刮板可以刮净和回收残留在壁面的液滴,整个清洗作业系统包括滚刷系统、喷水系统、和洁面系统。
计机器人移动吸附系统是清洗幕墙清洗机器人的核心部分,由移动系统和吸附系统组成,在机器人工作过程中携带机器人的清洗系统,吸附在建筑物壁面上,实现对建筑物壁面清洗的功能。机器人主体部分由可以相互平移的两个带有若干个小吸盘的履带框架构成,其中任意一个履带可以相对另一个进行平移,每个框架成组配备可独立控制的履带轮。随着履带轮上的小吸盘交替吸附和框架主体的相对运动,机器人实现壁面自由移动的功能。框架式结构主要依赖于本体自由度与履带自由度的结构,各部分结构简单,满足灵活性和机动性的要求。
控制系统是幕墙清洗机器人的关键部分,采用西门子公司的S7-300PLC完成对机器人主体的吸盘脱离、本体移动、吸盘吸附和清洗的顺序控制。为了控制方便、操作简便,控制器PLC固定在机器人本体上,通过自动控制和手动控制对机器人的整体进行控制、故障诊断和综合管理,实现机器人各部分的协调工作和配合。