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1、精品
高空清潔機器人
10721116 田彪
一、創(chuàng)意描述
本次設(shè)計提出了一類新型的高空壁面清洗結(jié)構(gòu)， 采用涵道螺旋槳作為吸附裝
置，同時采用新型清洗裝置。 清洗機器人本體在樓頂纜車系統(tǒng)的拖動下可在高空
壁面上進行高效的清洗工作。 控制系統(tǒng)可以采用人工遙控或者自主控制， 操作簡
單方便，安全可靠。
二、設(shè)計任務(wù)
高空清潔機器人本體是整個系統(tǒng)的主要部分， 它也是整個系統(tǒng)中最復(fù)雜的一
部分。對其進行功能分解，可以分為爬壁功能、清洗功能、污水回收功能三大主
要功能，具
2、體如圖 1 所示。
高 空 清 潔
機 器 人
爬 壁 功 能 清 洗 功 能 污 水 回 收
吸
移
除
噴
洗
附
動
塵
水
刷
功
功
功
功
功
能
能
能
能
能
圖 1 功能分解圖
本次設(shè)計的任務(wù)就是通過對吸附裝置和清洗裝置的重新設(shè)計，研制出一種
新型的高空清潔機器人系統(tǒng)， 使其具有較強的通用性、 適應(yīng)性和較高的清洗效率，
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3、
同時也應(yīng)具有較低的成本和輕便易搬運等特點， 最終使之能夠滿足高層建筑清洗
行業(yè)的迫切需求。
三、設(shè)計需求明細(xì)表
D/W （最
變更 設(shè)計要求 負(fù)責(zé)人低/ 期望）
1. 幾何要求：
D
D
D
D
長： 1200-1400mm ；
寬: 600-800mm ；
高： 400-600mm ；
葉片直徑 : D=470mm ；
2. 運動要求：
D
X 方向運動；
D
平均速度小于
4、 1m/s ；
D
毛刷旋轉(zhuǎn)速度 : 4~5r/s ；
D
3. 力學(xué)要求：
D
D
樣機質(zhì)量小于 50KG ；
總吸附力 : F>130N ；
4. 能源：
D
常溫工作環(huán)境；
D
電機驅(qū)動；
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精品
D
5.
材料要求：
D
機架采用碳素剛；
軸采用 45# 剛；
D
6.
安全性要求；
D
結(jié)構(gòu)合理；
無污染；
5、
D
7.
產(chǎn)品生產(chǎn)要求：
D
注意尺寸公差的控制；
8.
使用壽命 :
D
不低于 10 年；
9.
開發(fā)時間：
計劃 10 個月；
表 1 設(shè)計需求明細(xì)表
四、技術(shù)路線與方案
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種清潔機器人，特別是一種能夠建筑物外墻壁的機器人。
背景技術(shù)
高空清潔機器人是一種實現(xiàn)高空清洗作業(yè)的裝置。 就目前國內(nèi)外的研究情況
來看，這種機器人主要分為三類。 第一類是高空壁
6、面軌道式， 通常在建樓時就將
高空壁面軌道安裝到外墻高空壁面上， 當(dāng)進行外高空壁面清洗作業(yè)時， 通過固定
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在樓頂?shù)膽冶鄣踯囇b置拖動使清洗機器人沿著高空壁面導(dǎo)軌上下運動來完成清
洗工作，然而安裝在外墻高空壁面的軌道卻限制了高樓的結(jié)構(gòu)并大大地影響了整
體建筑的外觀， 同時也限制了清洗機器人的應(yīng)用范圍； 第二類是真空吸附高空清
潔機器人，依靠真空吸盤將機器人吸附到外墻高空壁面上， 通過自身的移動機構(gòu)
在高空壁面上運動來完成清洗工作， 這種機器人又可分為單吸盤和多吸盤兩種吸
7、
附移動方式然而由于采用真空泵抽真空的方法， 使得對真空吸盤的密封性要求較
高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，造價昂貴，而且工作的可靠性和對高空壁面的適應(yīng)性也較差。第
三類是磁吸附高空清潔機器人， 這種清洗機器人是依靠磁吸附材料吸附到高空壁
面上，通常具有較強的吸附力，通過磁性履帶、輪子、吸盤或足式結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)
在高空壁面上的吸附移動， 并完成清洗作業(yè)， 但這種機器人只能在特定材料的高
空壁面上工作，因而應(yīng)用范圍受到了極大的限制。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供了一種新型的高空清潔機器人系統(tǒng)。 該系統(tǒng)既需要具
有較強
8、的通用性、 適應(yīng)性和較高的清洗效率， 同時也應(yīng)具有較低的成本和輕便易
搬運等特點。
為達到上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案：
本發(fā)明的高空清潔機器人， 由機器人本體與樓頂纜車構(gòu)成。 機器人本體包括
主體框架、吸附裝置、高空壁面移動裝置、清洗系統(tǒng)、灰塵污水回收系統(tǒng)，吸附
裝置、高空壁面移動裝置、 清洗系統(tǒng)、灰塵污水回收系統(tǒng)分別安裝在主體框架上；
樓頂纜車包括水平驅(qū)動系統(tǒng)、 卷揚系統(tǒng)、機架和緊固機構(gòu)，卷揚機安裝在機架上，
水平驅(qū)動裝置通過緊固機構(gòu)安裝在機架上；卷揚系統(tǒng)的纜繩連接機器人本體框
架。
9、
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本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比較，具有如下顯而易見的突出實質(zhì)性特點和顯著優(yōu)
點：螺旋槳吸附裝置的底部并不直接接觸高空壁面， 而是有一定的距離， 不存在
傳統(tǒng)吸盤的密封問題， 這樣便使得本清洗機器人可以輕松地越過高空壁面溝槽和
窗棱，適應(yīng)性強、結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟實用；清洗裝置高效、靈活、可靠、環(huán)保。
附圖說明
圖 2 是機器人本體的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖 3 是清洗系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖具體實施方式
機器人本體由樓頂電機控制， 利用自身的重力， 沿墻壁下滑， 通過上下兩個
10、
風(fēng)機高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的向墻壁的推力， 系統(tǒng)緊緊吸附在墻壁上。 當(dāng)正常工作時， 軟
毛刷快速逆時針旋轉(zhuǎn)， 將附著在墻面的灰塵掃起， 通過上面的吸氣裝置吸入空氣
凈化器，空氣凈化器與風(fēng)機相連， 經(jīng)過過濾后的空氣直接由風(fēng)機排除。 噴霧頭向
高空壁面上噴灑足夠的水， 使墻壁潮濕， 易于清洗。隨后快速轉(zhuǎn)動的滾刷將對噴
灑過水的高空壁面進行刷洗。 同時海綿體清洗輥與壓輥在電機和傳動帶的帶動下
同步反向轉(zhuǎn)動， 隨著高空清潔機器人本體向下運行， 海綿體清洗輥將會把高空壁
面上殘留的污水、 污垢擦洗掉， 并吸附到海綿體上， 然后由同步轉(zhuǎn)
11、動的壓輥將污
水?dāng)D出海綿體， 并通過上噴頭的強力射槍， 將海綿體清洗輥表面的污垢沖掉， 一
起被接水箱導(dǎo)入通到樓底的管子。
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圖 2 機器人本體結(jié)構(gòu)示意圖
滑塊
上噴頭海棉體清
洗器接水箱
壓輥 硬毛刷
下噴頭
空氣凈化器
吸氣裝置
軟毛刷
圖 3 清洗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖
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