基本信息
- 項目名稱：
- 全自動玻璃幕墻清洗系統(tǒng)
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 本作品由卷揚機系統(tǒng)，清洗裝置，污水回收裝置，控制系統(tǒng)等部分組成。 清洗裝置在自身重力作用下向下運動，樓頂?shù)木頁P機由鋼絲繩連在清洗裝置上起輔助作用，保證機器的安全性，并且使機器按照一定速度向下運動，清洗裝置上的風機給機器靠近玻璃那一面提供負壓，使三個清洗轉(zhuǎn)盤能夠貼緊玻璃進行清洗工作，清洗后流下的污水由電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)動海綿吸收，把污水收集回收再利用?？刂葡到y(tǒng)用來控制卷揚機開啟，停止，反轉(zhuǎn)，電動機的工作轉(zhuǎn)速等。 轉(zhuǎn)盤清洗過后再用橡膠刮板把水刮干凈，實現(xiàn)一次工作運行，全方位，有效，徹底的清潔，省時，省力。
- 詳細介紹：
- 整個清洗裝置在自身重力作用下向下運動，樓頂?shù)木頁P機用纜繩和清洗裝置相連，由卷揚機來控制整個清洗裝置的下落速度，從而控制清洗的推進速度。三個由電動機帶動的刷盤在推力風扇的推動下和墻面貼合，快速旋轉(zhuǎn)的刷盤對玻璃墻面進行有效的洗刷。清洗后流下的污水由電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)動海綿吸收，再由壓筒擠壓，經(jīng)漏斗收集回到地面的伺服汽車上，污水經(jīng)過濾處理后，可循環(huán)利用，這樣一來既不污染周邊環(huán)境和設(shè)施，不影響過往行人，又實現(xiàn)了節(jié)約用水。控制系統(tǒng)用來控制卷揚機開啟、停止、轉(zhuǎn)速、正反轉(zhuǎn)，以及清洗裝置上電動機的轉(zhuǎn)動。 當遇到障礙物或者垂直向下清洗完一片時，由安裝在清洗裝置上的探測儀將信息反饋給控制系統(tǒng)，樓頂上控制車水平向右（左）移動設(shè)定的距離，重復(fù)之前的動作進行清洗。 各工作單元的工作職能： [1]卷揚機系統(tǒng) 利用單片機系統(tǒng)控制，主要用來保證機器的安全性，并且使機器按照一定速度往下運動 [2]清洗機構(gòu) 清洗機構(gòu)是進行壁面清洗作業(yè)的具體執(zhí)行機構(gòu)，由清洗裝置，風機推動裝置，污水回收裝置等組成。 清洗裝置由三個呈三角形分布的轉(zhuǎn)盤刷轉(zhuǎn)動清洗，轉(zhuǎn)盤與玻璃的接觸面積較大，比滾刷等其他方式更能清洗干凈玻璃。 風機推進裝置給機器一個向玻璃方向的推力，使轉(zhuǎn)盤，海綿能與玻璃產(chǎn)生摩擦，進而清洗玻璃，吸收污水等。 污水回收裝置把清洗后的污水進行回收利用，節(jié)約水資源。 [3]控制系統(tǒng)用來控制機器的運行，轉(zhuǎn)動等。 該清洗機器是為清洗高層樓宇的玻璃幕墻服務(wù)的。具有適用能力強，效率高等特點，其基本參數(shù)如下: 吸附方式：推力吸附+輪輻式吸附； 擦洗質(zhì)量：玻璃清洗干凈，無死角，污水自動抽排，經(jīng)處理不污染環(huán)境； 工作界面：玻璃幕墻； 移動速度：10 m/min； 清洗效率：1200 m2/h； 移動方式：遙控橡膠輪轉(zhuǎn)動； 允許工作高度：100 m。 目前國內(nèi)絕大多數(shù)高層建筑外墻仍采用吊籃+人工完成清洗工作，人工作業(yè)危險性大，工作效率低，全自動化的清洗裝備在我國應(yīng)用還基本上沒有展開，可以說是一個空白領(lǐng)域，無疑，自動化清洗系統(tǒng)將有十分廣闊的應(yīng)用前景。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 1．設(shè)計、發(fā)明目的 城市現(xiàn)代化發(fā)展的需要, 使高層建筑幕墻自動化清洗方法越來越受到重視, 由此幕墻清洗機器人應(yīng)運而生。自20 世紀90 年代以來,為了克服傳統(tǒng)清洗方式（人工+吊板、人工+吊籃、升降梯等）的極大危險性、成本和勞力的高投資性。所以我們現(xiàn)設(shè)計一種機構(gòu)簡單，清洗效果好，效率高的清洗系統(tǒng)來解決上述問題。 2.基本思路 整個清洗裝置在自身重力作用下向下運動，安裝在樓頂?shù)木頁P機用纜繩和清洗裝置相連，由卷揚機來控制整個清洗裝置的下落速度，從而控制清洗的推進速度。三個由電動機帶動的刷盤對玻璃墻面進行有效的洗刷。 3.創(chuàng)新點 全機械化作業(yè)，可連續(xù)工作，清洗效率高；污水回收利用，不污染周邊環(huán)境及設(shè)施，不影響他人，節(jié)約水資源；自動化作業(yè)很大程度上節(jié)約了勞動力，從而降低了清潔成本；機構(gòu)簡單，操作簡單, 控制可靠生產(chǎn)周期短，短期內(nèi)即可投入批量生產(chǎn)；系統(tǒng)具有應(yīng)較高的安全性和可靠性;吸附力強, 吸附可靠, 可跨越障礙。 4.技術(shù)關(guān)鍵 清洗機構(gòu)與幕墻的吸附;機器越障設(shè)計;污水回收系統(tǒng);操作遙控裝置;先進的分析方式。 5.主要技術(shù)指標： 吸附方式：推力吸附+輪輻式吸附；擦洗質(zhì)量：玻璃清洗干凈，無死角，污水自動抽排，經(jīng)處理不污染環(huán)境；工作界面：玻璃幕墻；移動速度：10 m/min； 清洗效率：1200 m2/h；移動方式：遙控橡膠輪轉(zhuǎn)動；允許工作高度：100 m。
科學性、先進性
- 1.采用推力吸附 推力吸附借鑒了航空技術(shù)，使用螺旋槳或涵道風扇產(chǎn)生合適的推力，使機器人穩(wěn)定、可靠地貼附壁面上，并在壁面上移動。與現(xiàn)有技術(shù)相比我們設(shè)計的清洗裝置越障能力強、清洗效果好、靈活性好。 2.具有一套完整的污水回收系統(tǒng) 我們設(shè)計的清洗裝置和安裝在樓頂?shù)木頁P機用纜繩相連，控制清洗裝置下降速度的同時也可以為裝置提供更高的拖帶管纜載荷的能力。清洗后流下的污水由電機驅(qū)動的轉(zhuǎn)動海綿吸收，再由壓筒擠壓，經(jīng)漏斗收集回到地面的伺服汽車上，污水經(jīng)過濾處理后，可循環(huán)利用，這樣一來既不污染周邊環(huán)境和設(shè)施，不影響過往行人，又實現(xiàn)了節(jié)約用水。實現(xiàn)了綠色機械的要求，具有廣闊的發(fā)展前景。 3.機械自動化程度高 清洗裝置上安裝有超聲波測障儀，當遇到障礙物或者垂直向下清洗完一片時，由安裝在清洗裝置上的探測儀將信息反饋給控制系統(tǒng)，樓頂上控制車水平向右（左）移動設(shè)定的距離，重復(fù)之前的動作進行清洗。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 1、2008年7月在湖南省教育廳舉辦的“宇航杯”第三屆湖南省大學生機械創(chuàng)新設(shè)計大賽中榮獲一等獎。 2、作品正在科技廳等相關(guān)部門進行技術(shù)成果鑒定。
作品所處階段
- 目前產(chǎn)品模形制作完成、已進入修改完善階段
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 目前正在洽談準備技術(shù)轉(zhuǎn)讓。
作品可展示的形式
- 實物、產(chǎn)品 、模型 、圖紙 、磁盤 、現(xiàn)場演示 、圖片 、錄像 、樣品
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 使用說明 整個清洗裝置在自身重力作用下向下運動，樓頂?shù)木頁P機用纜繩和清洗裝置相連，由卷揚機來控制整個清洗裝置的下落速度，從而控制清洗的推進速度。技術(shù)特點與優(yōu)勢采用推力吸附技術(shù)，清洗裝置與幕墻結(jié)合性能好，通過電機的正反轉(zhuǎn)來控制兩者的吸附與分離，移動靈活，越障能力好。 適應(yīng)范圍及推廣前景的技術(shù)說明 產(chǎn)品使用不受玻璃幕墻壁面材料的限制，壁面相對較大，樓高限度為100m以下的大部分高層建筑。產(chǎn)品所用到的技術(shù)都已基本發(fā)展成熟，已經(jīng)被人們所接受，另外產(chǎn)品投資少、效果好、操作簡單，與傳統(tǒng)清洗方式相比安全性高，清洗效率高，在生產(chǎn)中易推廣。 市場分析和經(jīng)濟效益預(yù)測 我們設(shè)計的作品以技術(shù)創(chuàng)新為根本，在節(jié)能環(huán)保方面更具特色，加上極強的價格優(yōu)勢，競爭優(yōu)勢明顯，安全可靠、重量輕、效率高、的自動化清洗設(shè)備，而且，產(chǎn)品功能可以根據(jù)市場進一步細分，使其層次化、產(chǎn)業(yè)化、系列化。產(chǎn)品投資規(guī)模不大，可生產(chǎn)性強，產(chǎn)品投放周期短，投資效益大，成本低、高性價比市場競爭優(yōu)勢。
同類課題研究水平概述
- 國外研究現(xiàn)狀：作為一種全新的清洗概念和作業(yè)方式式，目前，世界上已有德國，日本和以色列等國正在積極地研制，開發(fā)高層建筑清洗類機器人但總體來看，各國在實現(xiàn)復(fù)雜運動和清洗功能的技術(shù)理論和實踐上仍需經(jīng)歷一段成熟期。國外現(xiàn)在已經(jīng)在船舶除銹、高樓清洗等多個領(lǐng)域開始應(yīng)用。 國內(nèi)研究現(xiàn)狀：清洗機器人現(xiàn)在在我國應(yīng)用還基本上沒有展開，可以說是一個空白領(lǐng)域，而我國目前位置只是應(yīng)用在試驗室，而沒有具體作為產(chǎn)品推廣，國內(nèi)目前絕大多數(shù)高層建筑仍采用吊籃+人工完成清洗工作，介紹國內(nèi)的幾種清洗機器人的研究。吊籃式幕墻清洗機器人控制系統(tǒng)一種能夠適用于一超高層建筑的吊籃式幕墻清洗機器人系統(tǒng), 以CAN總線的應(yīng)用為背景, 對超高層吊籃式玻璃幕墻清洗機器人控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)、硬件及軟件設(shè)計。 倒錐面高層玻璃幕墻清洗機器人對小質(zhì)量、高可靠性、高安全性的要求,提出了運動驅(qū)動分散配置、主運動與輔助運動一體化、主運動柔性驅(qū)動的機器人結(jié)構(gòu)設(shè)計原則;針對具體建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計了完備的清洗機器人系統(tǒng)。 型壁面清洗機器人是在原有的瓷磚壁面清洗機器人( I 型) 基礎(chǔ)上研制開發(fā)出的專為清洗高樓玻璃幕墻的自動化清洗設(shè)備,作者從遙控方式、電機驅(qū)動、姿態(tài)控制等幾個方面進行了新型機器人控制系統(tǒng)的小型化創(chuàng)新設(shè)計。 平面玻璃幕墻清洗機器人設(shè)計了2 個自身無行走機構(gòu)并依靠壁面牽引移動的清洗機器人系統(tǒng). 機器人吸附在壁面上,在樓頂卷揚機的牽引作用下依靠自身重力沿壁面下滑,同時完成清洗作業(yè),并通過雙負壓吸盤的交替吸附跨越突起的水平窗框障礙。 以上是國內(nèi)外學者研究的情況，據(jù)此我們提出了一種全新的清洗概念和作業(yè)方式，它必然還要經(jīng)歷一個傳統(tǒng)方式的退出和人們對新事物的接受、認同過程。不管起步多么艱難，清洗機器人正在逐步的切入市場。如果我們在市場成熟之前能研制出一種安全可靠、重量輕、效率高、性能價格比高的清洗機器人，無疑，會具有強大的市場競爭力。
