科技驱动，纵想未来。当前高层建筑外墙清洁作业存在人工作业危险系数高，现有方案清洁效率低，现有清洁设备结构笨重等几大痛点。为切实解决社会存在这一痛点，并且满足目前玻璃清洁行业亟需机器代替人工进行清洁的需求为目的出发，本团队综合考虑高层玻璃幕墙清洁技术中的作业效率、智能避障及作业安全等关键性能。应用机器人代替人工进行玻璃幕墙清洁等高危且繁重的工作，提高作业安全和效率，逐步提升智慧城市的科技化进程。

我们将从机器人的吸附形式，运动方式及清洁的有效性这三方面对作品的科学性与先进性进行证明。机器人的吸附形式方面，考虑到高空玻璃幕墙契合光滑壁面的环境条件，且多用于办公大楼，要求吸附噪音低的需求，再结合现已经具有成熟可靠的技术，我们最终选择了真空吸附的形式。运动方式方面，项目从蜘蛛的多关节爬行运动获得灵感，采用伺服电机控制关节运动，通过控制多关节机械足与真空吸附系统协同动作来实现爬行与作业的多自由度运动。清洁方案的合理性方面，预先利用Adams与LabVIEW进行离线规划机器人清洁中心坐标点与爬行轨迹，并生成位置坐标序列和控制参数序列。机器人按规划线路遍历清洁中心点的同时，完成对玻璃幕墙的清洁。

工作模式：

仿生机器人作业前，根据建筑物三维模型、待清洁玻璃数量及设定的机器人单步清洁面积，离线规划出机器人的爬行轨迹坐标点，即机器人清洁面积中心的位置坐标序列。接着，计算出轨迹中任意相邻两清洁中心点位之间的机器人控制参数。位置坐标序列和控制参数序列生成后导入机器人控制单元的存储器中。根据机器人的单步清洁面积，将玻璃分为若干个等面积清洁区域。机器人根据位置坐标序列爬行至某个清洁面积中心位置，并对该区域进行清洁。通过传感器对机器人当前位置进行判断以保证机器人的工作位置不会发生偏离。

产品设计

我们项目的具体实施路径如图一所示，学生团队在一定程度上攻克了现有玻璃幕墙清洁机器人的技术难题，设计出了一款基于仿生特性开发的玻璃幕墙清洁机器人。

针对本次项目创新点：

(1) 提出了一种全新的作业流程实现玻璃幕墙无死角高效清洁方式。预先离线规划机器人清洁中心坐标点与爬行轨迹，并生成位置坐标序列和控制参数序列。机器人按规划线路遍历清洁中心点的同时，完成对玻璃幕墙的清洁。

(2) 采用仿生设计提高了机器人的越障能力与单步清洁面积。项目从蜘蛛的多关节爬行运动获得灵感，采用伺服电机控制关节运动。

(3) 通过分离式设计与结构优化设计保障机器人作业安全。清洁水箱、上位机系统与机器人本体分离，减少机器人作业负重，提升产品的可靠性。