一种高层建筑清理保养机器人

靳奉熹

摘 要：随着经济社会的不断发展，城市空间变得相对拥挤，高层建筑越来越多地出现在城市中。世界各城市的生产和消费的发展达到一定程度后，莫不积极致力于提高城市建筑的层数。实践证明，高层建筑可以带来明显的社会经济效益：首先，使人口集中，可利用建筑内部的竖向和横向交通缩短部门之间的距离，从而提高效率;其次，能使大面积建筑的用地大幅度缩小，有可能在城市中心地段选址;再次，可以减少市政建设投资和缩短建筑工期。高层建筑能够大幅提升城市空间的利用率。但与此同时，高层建筑的清理保养难度越来越大，而采用人工清理保养不仅耗费人力、物力，而且有一定的危险。此外，对于高层建筑来说，通风管道的很容易堆积灰尘，并且不便于清理。

关键词：高层建筑;清理保养;机器人

中图分类号： TP242         文献标识码： A            文章编号： 1673-1069（2016）33-161-2

1  简介

一种高层建筑清理保养机器人，包括机器人躯体，其特征在于，所述机器人躯体由上固定板和下固定板组成，机器人躯体的前端安装机器人头部，顶部安装储存箱、充电电池和吸尘器箱体，底部安装电动清洗刷，机器人躯体的后部底面安装吸尘器头部，吸尘器头部通过管道连接吸尘器箱体;机器人躯体的底部安装数个机械腿。

高层建筑清理保养机器人特征在于，所述机器人头部的前端安装第一摄像头，底部安装喷头和第二摄像头，喷头连接储存箱，机器人头部的后端通过舵机固定盘连接机器人躯体。

高层建筑清理保养机器人特征在于，所述机械腿由第一液压缸、腿部关节、大腿、第二液压缸、小腿、第三液压缸、脚部支架和脚部吸盘组成，机械腿通过腿部关节固定在下固定板上，固定座通过转轴连接大腿的一端，大腿的另一端通过转轴连接小腿的一端，小腿的另一端通过转轴连接脚部支架的一端，脚部支架的另一端连接脚部吸盘，腿部关节上通过液压缸座安装第一液压缸，第一液压缸的活塞杆连接大腿，大腿上通过液压缸座安装第二液压缸，第二液压缸的活塞杆连接小腿，小腿上通过液压缸座安装第二液压缸，第二液压缸的活塞杆连接脚部支架。

高层建筑清理保养机器人特征在于，所述脚部支架内设有吸盘电机，吸盘电机的输出轴通过吸盘尾部螺栓连接脚部吸盘，吸盘电机的输出轴通过齿轮传动机构连接螺母，螺母与吸盘尾部螺栓螺纹连接。

高层建筑清理保养机器人特征在于，所述机器人躯体内安装有与机械腿连接的液压站。

高层建筑清理保养机器人特征在于，所述机械腿上装有应力传感系统。

高层建筑清理保养机器人特征在于，所述机器人躯体的顶部安装处理器，该处理器设于充电电池的顶部，处理器连接显示屏。

高层建筑清理保养机器人特征在于，所述储存箱内安装有液面监控系统，液面监控系统连接处理器。

高层建筑清理保养机器人特征在于，所述充电电池直接连有小型电池电量监测器，小型电池电量监测器连接处理器。

2  实用新型机器人的技术方案与原理

本实用新型机器人旨在提供一种代替人工完成高层建筑的外层幕墙清洗和保养的高层建筑清理保养机器人。

本实用新型实施例中的高层建筑清理保养机器人，包括机器人躯体，所述机器人躯体由上固定板9和下固定板8组成，机器人躯体的前端安装机器人头部1，顶部安装储存箱2、充电电池3和吸尘器箱体5，底部安装电动清洗刷7，机器人躯体的后部底面安装吸尘器头部6，吸尘器头部6通过管道连接吸尘器箱体5;机器人躯体的底部安装数个机械腿10。上固定板9和下固定板8之间通过支柱焊接，且上固定板9与下固定板8之间设有间隙。

机器人在移动过程中，依靠腿部的协同运动进行。在移动时，控制器控制吸盘上的电机转动带动吸盘尾部螺栓下移，使得吸盘与墙面中间的空间减小，气压增大，从而使得腿部能够抬起，当腿在控制器的控制下通过液压元件（包括三个液压缸）和舵机的驱动移动到设定位置时，腿部落下，使得吸盘与幕墙墙壁接触，此时，控制器控制吸盘上电机转动带动螺栓上移增大吸盘与墙壁之间的空间，减小其中空气压强从而使得吸盘内外产生压力差，从而达到固定腿部的目的。

本实用新型的原理：高层建筑清理保养机器人能够代替高层建筑外层幕墙清洗和保养的人工作业，能够减少人工劳动强度保证工人人身安全，并且不需要大型的安全保护设备，能够减少工作量。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：该高层建筑清理保养机器人使用真空吸盘技术及视觉识别技术，能够识别幕墙外壁污渍及外形，每条机械臂在控制器的作用下，依靠液压杆进行运动，在多条腿的作用下，机器人能够在幕墙上自主移动和自动清理，视觉系统识别幕墙的特定形式之后（例如幕墙上有一块污渍），程序自动反应，控制机器人腿部运动和吸盘吸附和脱离状态，将机器人移动到合适的位置工作。摄像头位于机器人头部，拥有更广阔的视角并且可以通过舵机转动。当幕墙上有障碍物的地方的时候，视觉系统识别障碍物形状大小，通过处理器自动反应控制机器人运动方式跨过障碍物。因为本装置活动灵活，甚至可以进入高层建筑通风管道内进行清洁工作，当灰尘等一些容易扩散的杂物较多的时候，可以使用机器人腹部后方的吸尘器将灰尘等吸走，避免影响空气清新，并且机器人处理器上可配置无线传输系统将机器人识别的信息实时传输到工作人员计算机上，如果有什么特殊情况（例如发现墙体剥落或者裂纹等缺陷）或者机器人对于污渍处理不够妥当，工作人员可以通过收到的信息自主判断，远程操控机器人作出适当的处理行为。

高层建筑清理保养机器人能够代替高层建筑外层幕墙清洗和保养的人工作业，能够减少人工劳动强度保证工人人生安全，并且不需要大型的安全保护设备，能够减少工作量。此外，我们还可以安排多个机器人协同合作，通过无线通信模块分配每个机器人的工作区间，提高工作效率。

3  使用注意事项

①清洁刷需要定期检查，以保证清洁效果。

②定期检查吸盘，如有异常及时更换，避免影响机器人的移动能力。

③定期充电，避免电量过低导致机器人的异常。

对于本领域技术人员而言，显然本实用新型机器人不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现实用新型的要求不。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落实权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为表述清楚，本领域技术人员应当将说明作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

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参 考 文 献

[1] 刘洪.一种高层建筑清理保养机器人[J].高等工程教育研究，2015（3）：136.