基本信息
- 项目名称：
- 全自动玻璃幕墙清洗系统
- 来源：
- 第十一届“挑战杯”国赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 本作品由卷扬机系统，清洗装置，污水回收装置，控制系统等部分组成。 清洗装置在自身重力作用下向下运动，楼顶的卷扬机由钢丝绳连在清洗装置上起辅助作用，保证机器的安全性，并且使机器按照一定速度向下运动，清洗装置上的风机给机器靠近玻璃那一面提供负压，使三个清洗转盘能够贴紧玻璃进行清洗工作，清洗后流下的污水由电机驱动的转动海绵吸收，把污水收集回收再利用。控制系统用来控制卷扬机开启，停止，反转，电动机的工作转速等。 转盘清洗过后再用橡胶刮板把水刮干净，实现一次工作运行，全方位，有效，彻底的清洁，省时，省力。
- 详细介绍：
- 整个清洗装置在自身重力作用下向下运动，楼顶的卷扬机用缆绳和清洗装置相连，由卷扬机来控制整个清洗装置的下落速度，从而控制清洗的推进速度。三个由电动机带动的刷盘在推力风扇的推动下和墙面贴合，快速旋转的刷盘对玻璃墙面进行有效的洗刷。清洗后流下的污水由电机驱动的转动海绵吸收，再由压筒挤压，经漏斗收集回到地面的伺服汽车上，污水经过滤处理后，可循环利用，这样一来既不污染周边环境和设施，不影响过往行人，又实现了节约用水。控制系统用来控制卷扬机开启、停止、转速、正反转，以及清洗装置上电动机的转动。 当遇到障碍物或者垂直向下清洗完一片时，由安装在清洗装置上的探测仪将信息反馈给控制系统，楼顶上控制车水平向右（左）移动设定的距离，重复之前的动作进行清洗。 各工作单元的工作职能： [1]卷扬机系统 利用单片机系统控制，主要用来保证机器的安全性，并且使机器按照一定速度往下运动 [2]清洗机构 清洗机构是进行壁面清洗作业的具体执行机构，由清洗装置，风机推动装置，污水回收装置等组成。 清洗装置由三个呈三角形分布的转盘刷转动清洗，转盘与玻璃的接触面积较大，比滚刷等其他方式更能清洗干净玻璃。 风机推进装置给机器一个向玻璃方向的推力，使转盘，海绵能与玻璃产生摩擦，进而清洗玻璃，吸收污水等。 污水回收装置把清洗后的污水进行回收利用，节约水资源。 [3]控制系统用来控制机器的运行，转动等。 该清洗机器是为清洗高层楼宇的玻璃幕墙服务的。具有适用能力强，效率高等特点，其基本参数如下: 吸附方式：推力吸附+轮辐式吸附； 擦洗质量：玻璃清洗干净，无死角，污水自动抽排，经处理不污染环境； 工作界面：玻璃幕墙； 移动速度：10 m/min； 清洗效率：1200 m2/h； 移动方式：遥控橡胶轮转动； 允许工作高度：100 m。 目前国内绝大多数高层建筑外墙仍采用吊篮+人工完成清洗工作，人工作业危险性大，工作效率低，全自动化的清洗装备在我国应用还基本上没有展开，可以说是一个空白领域，无疑，自动化清洗系统将有十分广阔的应用前景。
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作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 1．设计、发明目的 城市现代化发展的需要, 使高层建筑幕墙自动化清洗方法越来越受到重视, 由此幕墙清洗机器人应运而生。自20 世纪90 年代以来,为了克服传统清洗方式（人工+吊板、人工+吊篮、升降梯等）的极大危险性、成本和劳力的高投资性。所以我们现设计一种机构简单，清洗效果好，效率高的清洗系统来解决上述问题。 2.基本思路 整个清洗装置在自身重力作用下向下运动，安装在楼顶的卷扬机用缆绳和清洗装置相连，由卷扬机来控制整个清洗装置的下落速度，从而控制清洗的推进速度。三个由电动机带动的刷盘对玻璃墙面进行有效的洗刷。 3.创新点 全机械化作业，可连续工作，清洗效率高；污水回收利用，不污染周边环境及设施，不影响他人，节约水资源；自动化作业很大程度上节约了劳动力，从而降低了清洁成本；机构简单，操作简单, 控制可靠生产周期短，短期内即可投入批量生产；系统具有应较高的安全性和可靠性;吸附力强, 吸附可靠, 可跨越障碍。 4.技术关键 清洗机构与幕墙的吸附;机器越障设计;污水回收系统;操作遥控装置;先进的分析方式。 5.主要技术指标： 吸附方式：推力吸附+轮辐式吸附；擦洗质量：玻璃清洗干净，无死角，污水自动抽排，经处理不污染环境；工作界面：玻璃幕墙；移动速度：10 m/min； 清洗效率：1200 m2/h；移动方式：遥控橡胶轮转动；允许工作高度：100 m。
科学性、先进性
- 1.采用推力吸附 推力吸附借鉴了航空技术，使用螺旋桨或涵道风扇产生合适的推力，使机器人稳定、可靠地贴附壁面上，并在壁面上移动。与现有技术相比我们设计的清洗装置越障能力强、清洗效果好、灵活性好。 2.具有一套完整的污水回收系统 我们设计的清洗装置和安装在楼顶的卷扬机用缆绳相连，控制清洗装置下降速度的同时也可以为装置提供更高的拖带管缆载荷的能力。清洗后流下的污水由电机驱动的转动海绵吸收，再由压筒挤压，经漏斗收集回到地面的伺服汽车上，污水经过滤处理后，可循环利用，这样一来既不污染周边环境和设施，不影响过往行人，又实现了节约用水。实现了绿色机械的要求，具有广阔的发展前景。 3.机械自动化程度高 清洗装置上安装有超声波测障仪，当遇到障碍物或者垂直向下清洗完一片时，由安装在清洗装置上的探测仪将信息反馈给控制系统，楼顶上控制车水平向右（左）移动设定的距离，重复之前的动作进行清洗。
获奖情况及鉴定结果
- 1、2008年7月在湖南省教育厅举办的“宇航杯”第三届湖南省大学生机械创新设计大赛中荣获一等奖。 2、作品正在科技厅等相关部门进行技术成果鉴定。
作品所处阶段
- 目前产品模形制作完成、已进入修改完善阶段
技术转让方式
- 目前正在洽谈准备技术转让。
作品可展示的形式
- 实物、产品 、模型 、图纸 、磁盘 、现场演示 、图片 、录像 、样品
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 使用说明 整个清洗装置在自身重力作用下向下运动，楼顶的卷扬机用缆绳和清洗装置相连，由卷扬机来控制整个清洗装置的下落速度，从而控制清洗的推进速度。技术特点与优势采用推力吸附技术，清洗装置与幕墙结合性能好，通过电机的正反转来控制两者的吸附与分离，移动灵活，越障能力好。 适应范围及推广前景的技术说明 产品使用不受玻璃幕墙壁面材料的限制，壁面相对较大，楼高限度为100m以下的大部分高层建筑。产品所用到的技术都已基本发展成熟，已经被人们所接受，另外产品投资少、效果好、操作简单，与传统清洗方式相比安全性高，清洗效率高，在生产中易推广。 市场分析和经济效益预测 我们设计的作品以技术创新为根本，在节能环保方面更具特色，加上极强的价格优势，竞争优势明显，安全可靠、重量轻、效率高、的自动化清洗设备，而且，产品功能可以根据市场进一步细分，使其层次化、产业化、系列化。产品投资规模不大，可生产性强，产品投放周期短，投资效益大，成本低、高性价比市场竞争优势。
同类课题研究水平概述
- 国外研究现状：作为一种全新的清洗概念和作业方式式，目前，世界上已有德国，日本和以色列等国正在积极地研制，开发高层建筑清洗类机器人但总体来看，各国在实现复杂运动和清洗功能的技术理论和实践上仍需经历一段成熟期。国外现在已经在船舶除锈、高楼清洗等多个领域开始应用。 国内研究现状：清洗机器人现在在我国应用还基本上没有展开，可以说是一个空白领域，而我国目前位置只是应用在试验室，而没有具体作为产品推广，国内目前绝大多数高层建筑仍采用吊篮+人工完成清洗工作，介绍国内的几种清洗机器人的研究。吊篮式幕墙清洗机器人控制系统一种能够适用于一超高层建筑的吊篮式幕墙清洗机器人系统, 以CAN总线的应用为背景, 对超高层吊篮式玻璃幕墙清洗机器人控制系统体系结构、硬件及软件设计。 倒锥面高层玻璃幕墙清洗机器人对小质量、高可靠性、高安全性的要求,提出了运动驱动分散配置、主运动与辅助运动一体化、主运动柔性驱动的机器人结构设计原则;针对具体建筑结构设计了完备的清洗机器人系统。 型壁面清洗机器人是在原有的瓷砖壁面清洗机器人( I 型) 基础上研制开发出的专为清洗高楼玻璃幕墙的自动化清洗设备,作者从遥控方式、电机驱动、姿态控制等几个方面进行了新型机器人控制系统的小型化创新设计。 平面玻璃幕墙清洗机器人设计了2 个自身无行走机构并依靠壁面牵引移动的清洗机器人系统. 机器人吸附在壁面上,在楼顶卷扬机的牵引作用下依靠自身重力沿壁面下滑,同时完成清洗作业,并通过双负压吸盘的交替吸附跨越突起的水平窗框障碍。 以上是国内外学者研究的情况，据此我们提出了一种全新的清洗概念和作业方式，它必然还要经历一个传统方式的退出和人们对新事物的接受、认同过程。不管起步多么艰难，清洗机器人正在逐步的切入市场。如果我们在市场成熟之前能研制出一种安全可靠、重量轻、效率高、性能价格比高的清洗机器人，无疑，会具有强大的市场竞争力。
