可控式玻璃清洗机器人的研究

王明宇 胡阳光 崔俪馨 于捷

摘要：针对目前高层建筑窗户外部玻璃清洗困难的现状，基于物理学，结合嵌入式系统、传感器、无线通信等技术，研究了一种可控式擦窗机器人。构建了高空吸附系统，擦洗玻璃系统，风干系统和除尘系统，实现玻璃的内外部清洗，解决手工清洗的危险性，为智能家居提供了方便。

Abstract： In view of the current situation that it is difficult to clean the windows of high-rise buildings， based on physics， combined with embedded system， sensor， wireless communication and other technologies， a controllable window cleaning robot is studied. High altitude adsorption system， glass scrubbing system， air drying system and dust removal system are constructed to realize the internal and external cleaning of glass， solve the danger of manual cleaning， and provide convenience for smart home.

关键词：可控式;机器人;智能家居

Key words： controllable;robot;smart home

0  引言

在家庭大扫除中，最让人头疼的就是窗户的外侧玻璃的清洁。因为清洁高层玻璃的外侧，具有一定危险性。也曾发生过致使人员伤亡的案例。目前一般家庭采用加长杆捆绑抹布的方式进行窗外清洁，该清洁方式并不能达到理想的效果，由于力臂过长力矩过小，离发力点较远的抹布并没有与玻璃发生较大摩擦，只能起到清洁浮灰的作用，并不能有效擦拭玻璃上残留的污渍。

除家庭外，大多数企业的玻璃同样“只攘内不安外”的政策。部分企业定期雇佣专业清洁人员在室外佩戴安全装置的情况下从最高层逐层擦拭玻璃外侧，这种方式，一方面增加了费用的支出，一方面该行为同样具有一定危险程度，也不被大众所接受。

1  擦窗机器人的功能

现有的清洁设备存在清洁程度不高，工具容易掉落，操作危险性高等诸多问题。雇佣专业团队价格又相对昂贵。因此，笔者研制了一种新型可控性玻璃清洁机器人。该机器人利用涵道扇叶高空吸附在玻璃上，避免工具掉落的情况发生，利用红外遥控装置由人遥控机器人走向，可以做到顽固污渍反复擦拭，同时高速旋转的涵道扇叶具备风干除尘功能，让擦拭后的玻璃避免留下水滴，真正达到了清洁的目的。

2  擦窗机器人的结构

新型可控式擦窗机器人由高空吸附系统、可控移动系统和清洁系统三部分组成，结构框图如图1所示，具体结构如图2所示。

2.1 高空吸附系统

单片机通过四通道接收器接收遥控装置发送的信号，将信号传递到电调和无刷电机上，继而使涵道内的扇叶高速转动，使空气迅速流动，从而使机器底部呈现接近真空的状态，利用大气压强把机器人紧紧吸附在玻璃表面上。

2.2 移动系统

四键遥控器发出信号，单片机通过超再生固定码接收模块接收信号，从而组成四路无线发射接收电路，遥控器的四位数据码对应模块的四路输出。从而控制左右轮子分别正反转，使整个吸附在玻璃上的机器人在玻璃上移动，其中产生的强大摩擦力可以有效为清洁系统利用。

2.3 清洁系统

新型可控式玻璃清洁机器人的清洁系统主要由海绵和涵道扇叶组成。涵道贯穿海绵中心位置，通过主板将压力分摊给整块海绵，从而使海绵与玻璃紧紧贴合在一起。移动装置启动后，海绵将随整体一起移动，其对玻璃产生的摩擦力与海绵内部的清洁剂将擦拭掉玻璃表面的污渍。涵道的扇叶在转动时形成的空气流动将玻璃上残留的水分与灰尘一起排出。

此外，装置整体还配备电池与降压模块，为机器提供良好的续航，解决电线的束缚。

3  结语

新型可控式玻璃清洁机器人可用于窗户玻璃内侧和外侧的使用，该仪器小巧方便，性价比高。可充电式避免了没有电源的尴尬，利用较低的成本解决了日常生活中擦高空玻璃的危险和擦不干净等问题。该设备同样适用于企业高层玻璃的清洁，可以明显地减少支出，并且可以随时清洁。该设备实现了清洁和除尘的一体化。

参考文献：

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