CN106986026A - 一种高空玻璃清洁飞行器 - Google Patents

一种高空玻璃清洁飞行器 Download PDF

Info

Publication number
CN106986026A
CN106986026A CN201710269453.8A CN201710269453A CN106986026A CN 106986026 A CN106986026 A CN 106986026A CN 201710269453 A CN201710269453 A CN 201710269453A CN 106986026 A CN106986026 A CN 106986026A
Authority
CN
China
Prior art keywords
aircraft
glass
cleaning
control system
stepper motor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201710269453.8A
Other languages
English (en)
Inventor
李胜
孙强
许鸣吉
范成旺
伏姜
郭健
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nanjing University of Science and Technology
Original Assignee
Nanjing University of Science and Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nanjing University of Science and Technology filed Critical Nanjing University of Science and Technology
Priority to CN201710269453.8A priority Critical patent/CN106986026A/zh
Publication of CN106986026A publication Critical patent/CN106986026A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64C—AEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00—Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02—Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
    • A47L11/38—Machines, specially adapted for cleaning walls, ceilings, roofs, or the like
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
    • A47L11/40—Parts or details of machines not provided for in groups A47L11/02 - A47L11/38, or not restricted to one of these groups, e.g. handles, arrangements of switches, skirts, buffers, levers
    • A47L11/4011—Regulation of the cleaning machine by electric means; Control systems and remote control systems therefor
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
    • A47L11/40—Parts or details of machines not provided for in groups A47L11/02 - A47L11/38, or not restricted to one of these groups, e.g. handles, arrangements of switches, skirts, buffers, levers
    • A47L11/4036—Parts or details of the surface treating tools
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
    • A47L11/40—Parts or details of machines not provided for in groups A47L11/02 - A47L11/38, or not restricted to one of these groups, e.g. handles, arrangements of switches, skirts, buffers, levers
    • A47L11/4061—Steering means; Means for avoiding obstacles; Details related to the place where the driver is accommodated
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
    • A47L11/40—Parts or details of machines not provided for in groups A47L11/02 - A47L11/38, or not restricted to one of these groups, e.g. handles, arrangements of switches, skirts, buffers, levers
    • A47L11/4063—Driving means; Transmission means therefor
    • A47L11/4066—Propulsion of the whole machine
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
    • A47L11/40—Parts or details of machines not provided for in groups A47L11/02 - A47L11/38, or not restricted to one of these groups, e.g. handles, arrangements of switches, skirts, buffers, levers
    • A47L11/4063—Driving means; Transmission means therefor
    • A47L11/4069—Driving or transmission means for the cleaning tools
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64—AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64D—EQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENTS OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D47/00—Equipment not otherwise provided for

Abstract

本发明公开了一种高空玻璃清洁飞行器，包括飞行器、清洁装置、控制系统、导航模块、视觉传感模块、激光传感器和无线遥控模块。所述飞行器包括主体和支架，飞行器顶板上方设有清洁装置、导航模块、视觉传感模块、激光传感器和无线遥控模块，顶板下方设有控制系统，所述清洁装置包括移动机构、旋转机构和清洁机构。其特征在于，控制系统和飞行器连接用于实现飞行任务；清洁装置用于清洁高空玻璃；导航模块用于飞行器的自主飞行；视觉传感模块用于获取玻璃的位置信息，并分析玻璃的洁净程度；激光传感器用于判断飞行器与玻璃之间的距离；无线遥控模块用于远程控制。本发明可进行特定环境下的玻璃清洁任务，降低了劳动强度，提高了安全系数。

Description

一种高空玻璃清洁飞行器
技术领域
本发明涉及环保领域和飞行器领域，特别是一种高空玻璃清洁飞行器。
背景技术
很多景区的玻璃栈道不仅建设成本巨大，维护清洁成本也不容小视。对于栈道底部的清洁工作，清洁难度大，危险系数高，给清洁人员的工作带来的极大的困难。目前在高空建筑中玻璃材质的窗户或墙面的日常清理过程中，清洁人员需要借助外部设备或者依靠安全绳进行清洁工作，同样存在工作难度大、危险系数高的难题。
四轴飞行器构造简单、飞行灵活，较传统的直升机更容易接近任务目标；更重要的是，四轴飞行器的研究涉及到众多领域的高、精、尖技术，如：空气动力学、自动控制、自主导航、传感技术等等；目前随着传感器技术和计算机技术的不断发展，四轴飞行器也为这些领域提供了一个综合的研究平台。四轴飞行器已然成为当下最热门的一种飞行器，越来越受到广大科学爱好者和商业公司的关注，因此，四轴飞行器未来的应用前景十分广阔。
目前高空玻璃清洁工作危险系数特别大，清洁人员工作强度大，生命安全保障低，尽管四轴飞行器的应用前景十分广泛，但是在高空玻璃清洁作业领域应用较少，特别是对于栈道底部玻璃等特定环境的玻璃清洁装置更是屈指可数。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高空玻璃清洁飞行器，该高空玻璃清洁飞行器具有智能化水平高、灵活性强、适应性好的特点，可进行高空玻璃清洁工作。
实现本发明目的的技术解决方案为：一种高空玻璃清洁飞行器，包括飞行器1、清洁装置2、控制系统3、导航模块4、视觉传感模块5、激光传感器6和无线遥控模块7；所述飞行器1为四轴飞行器，包括飞行器主体和支架11，所述飞行器1顶部设有清洁装置2、导航模块3、视觉传感模块4、激光传感器5和无线遥控模块6，所述飞行器1顶板下方设有控制系统3，所述清洁装置2包括移动机构21、旋转机构22和清洁机构23；
所述控制系统3和飞行器1连接用于飞行任务；所述控制系统3和清洁装置2连接用于清洁高空玻璃；所述控制系统3和导航模块4连接用于飞行器的自主飞行；所述控制系统3和视觉传感模块5连接用于获取玻璃的位置信息，并分析玻璃的洁净程度；所述控制系统3和激光传感器6连接用于判断飞行器1与玻璃之间的距离；所述控制系统3和无线遥控模块7连接用于实现远程控制。
进一步地，所述清洁装置2包括移动机构21、旋转机构22、清洁机构23，所述移动机构21固定在飞行器1的上方；所述旋转机构22通过推杆24与移动机构21连接；所述清洁机构23通过支杆35与旋转机构22连接；
所述移动机构21包括推杆24、第一联轴器25、光轴26、第一支柱27、第二支柱28、第三支柱29、螺杆30、第四支柱31、第一步进电机支座32、第一步进电机33；所述第一支柱27、第二支柱28、第三支柱29和第四支柱31呈矩形且固定在飞行器1的上方；所述螺杆30贯穿在第二支柱28和第四支柱31上方，所述螺杆30的一端通过第一联轴器25与第一步进电机33连接，第一步进电机33通过第一步进电机支座32固定在第四支柱31的上方；所述光轴26贯穿在第一支柱27和第三支柱29上方；所述推杆24穿过螺杆30和光轴26，推杆24与螺杆30通过螺纹连接，所述推杆24的长度大于所述飞行器1的飞行的最大半径；所述第一步进电机33旋转带动螺杆30转动，螺杆30的内螺纹带动推杆24移动，进而带动旋转机构22运动，适应不同位置的玻璃的清洁任务；
所述旋转机构22包括第一连接轴34、支杆35、第二步进电机支座36、第二联轴器37、第二步进电机38，所述推杆24前端呈Y字型，所述支杆35固定在第一连接轴34上，第一连接轴34通过轴承固定在推杆24的前端；所述第一连接轴34通过第二联轴器37与第二步进电机38的输出轴连接；所述第二步进电机38通过第二步进电机支座36固定在推杆24上；所述支杆35在第二步进电机38的作用下进行上下旋转，改变所述清洁机构23的工具角度；
所述清洁机构23包括第三步进电机支座39、第三联轴器40、第二连接轴41、第三步进电机42、清洁工具43，所述支杆35的前端呈H型，所述第三步进电机42通过第三步进电机支座39固定在支杆35的前端内侧；所述第三步进电机42的输出轴通过第三联轴器40与第二连接轴41连接；所述第二连接轴41的前端固定有清洁工具43；所述清洁工具43在第三步进电机42的作用下能够实现360度的旋转。
进一步地，所述视觉传感模块5包括摄像头支架51、摄像头52、轴53、第四联轴器54、第四步进电机55、第四步进电机支座56、摄像头固定框57，所述摄像头52外侧由摄像头固定框57进行固定；摄像头固定框57通过轴53固定在摄像头支架51上方；摄像头支架51固定在飞行器1的顶板上；轴53通过第四联轴器54与第四步进电机55的输出轴相连；第四步进电机55通过第四步进电机支座56固定在飞行器1的顶板上；第四步进电机55带动摄像头52实现360度的旋转，实现飞行器1对于前方和上方玻璃图像的采集，获取玻璃位置并分析玻璃的洁净程度。
进一步地，所述控制系统3包括主控制系统、无刷电机控制系统、步进电机控制系统，所述主控制系统和所述清洁装置2连接用于清洁高空玻璃；所述主控制系统和导航模块4连接用于飞行器的自主飞行；所述主控制系统和视觉传感模块5连接用于获取玻璃的的位置信息，并分析玻璃的洁净程度；所述主控制系统和激光传感器6连接用于判断所述飞行器与玻璃之间的距离；所述主控制系统和无线遥控模块7连接用于实现远程控制；所述无刷电机控制系统用于控制飞行器的各种飞行任务；所述步进电机控制系统用于控制视觉传感模块5的拍摄角度以及控制清洁装置2的清洁角度和清洁动作；所述清洁机构23在飞行器1和清洁装置2的配合下实现多种玻璃清洁方式：
a.前后方式
位置参数：所述推杆24与所述支杆35垂直，所述清洁工具43的轴向与推杆24垂直；移动参数：所述推杆24前后移动；
b.左右方式
b1位置参数：所述推杆24与所述支杆35垂直，所述清洁工具43的轴向与推杆24平行；移动参数：飞行器1左右移动；
b2位置参数：所述推杆24与所述支杆35平行，所述清洁工具43的轴向与推杆24垂直并且轴向竖直往下；移动参数：飞行器1左右移动；
c.上下方式
位置参数：所述推杆24与所述支杆35平行，所述清洁工具43的轴向与推杆24垂直并且轴向水平；移动参数：飞行器1上下移动；
d.旋转方式
d1位置参数：所述推杆24与所述支杆35垂直；移动参数：所述清洁工具43旋转运动；
d2位置参数：所述推杆24与所述支杆35平行；移动参数：所述清洁工具43旋转运动；
上述适合于清洁高空水平方向玻璃的方式有：方式a，方式b的b1，方式c，方式d的d1；上述适合于清洁高空垂直方向玻璃的方式有：方式a，方式b的b2，方式c，方式d的d2。
进一步地，所述推杆24与所述支杆35的材质为镁合金；所述清洁工具43内部为空心；所述控制系统3和电源设置在飞行器1的顶板下方且与清洁装置2相反的方向。
进一步地，所述导航模块4采用GPS全球定位模块和地图信息，用于实现飞行器的自主导航和自主玻璃清洁任务，使飞行器不驶出工作区域。
进一步地，所述视觉传感模块5采用高清摄像头采集前方图像，进行图像识别判断玻璃的具体位置，将信息传送给所述控制系统3；此外，视觉传感模块5还用于分析玻璃的清洁程度，判断清洁任务是否完成。
进一步地，所述激光传感器6用来测量飞行器和玻璃的距离，当判断所述清洁装置2能够触碰到玻璃时，控制系统3驱动清洁装置2开始清洁任务；此外激光传感器6还用于使飞行器与玻璃之间保持安全距离。
进一步地，所述无线遥控模块7包括无线发射模块和无线接收模块，用于实现遥控器和飞行器之间的数据通讯，远程实时监测飞行器的工作状态。
本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)智能化水平高，使用多种智能传感设备，可实现飞行器的完全自主作业；(2)灵活性强，一方面，本发明采用飞行器作为载体，体积小，可随时改变飞行方向，另一方面，可以实现前后、左右、上下、旋转多种方式的玻璃清洁方法；(3)适应性好，可在任何恶劣环境下工作，可用于高空墙体玻璃以及栈道底部玻璃的清洁工作。
附图说明
图1是本发明高空玻璃清洁飞行器的结构示意图。
图2是本发明高空玻璃清洁飞行器的清洁装置第一部分结构示意图。
图3是本发明高空玻璃清洁飞行器的清洁装置第二部分结构示意图。
图4是本发明高空玻璃清洁飞行器的清洁装置第三部分结构示意图。
图5是本发明高空玻璃清洁飞行器的清洁装置第四部分结构示意图。
图6是本发明高空玻璃清洁飞行器的视觉传感模块结构示意图。
图7是本发明高空玻璃清洁飞行器的控制系统结构示意图。
附图标识：1为飞行器，2为清洁装置，3为控制系统，4为导航模块，5为视觉传感模块，6为激光传感器，7为无线遥感模块，11为支架，21为移动机构，22为旋转机构，23为清洁机构，24为推杆，25为第一联轴器，26为光轴，27为第一支柱，28为第二支柱，29为第三支柱，30为螺杆，31为第四支柱，32为第一步进电机支座，33第一为步进电机，34为第一连接轴，35为支杆，36为第二步进电机支座，37为第二联轴器，38为第二步进电机，39为第三步进电机支座，40为第三联轴器，41为第二连接轴，42为第三步进电机，43为清洁工具，51为摄像头支架，52为摄像头，53为轴，54为第四联轴器，55为第四步进电机，56为第四步进电机支座，57为摄像头固定框。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
如图1所示，为本发明一种高空玻璃清洁飞行器的结构示意图，包括飞行器1、清洁装置2、控制系统3、导航模块4、视觉传感模块5、激光传感器6和无线遥控模块7；所述飞行器1为四轴飞行器，包括飞行器主体和支架11，所述飞行器1顶部设有清洁装置2、导航模块3、视觉传感模块4、激光传感器5和无线遥控模块6，所述飞行器1顶板下方设有控制系统3，所述清洁装置2包括移动机构21、旋转机构22和清洁机构23；
所述控制系统3和飞行器1连接用于飞行任务；所述控制系统3和清洁装置2连接用于清洁高空玻璃；所述控制系统3和导航模块4连接用于飞行器的自主飞行；所述控制系统3和视觉传感模块5连接用于获取玻璃的位置信息，并分析玻璃的洁净程度；所述控制系统3和激光传感器6连接用于判断飞行器1与玻璃之间的距离；所述控制系统3和无线遥控模块7连接用于实现远程控制。
如图2～5所示，为本发明一种高空玻璃清洁飞行器的清洁装置结构示意图，所述清洁装置2包括移动机构21、旋转机构22、清洁机构23，所述移动机构21固定在飞行器1的上方；所述旋转机构22通过推杆24与移动机构21连接；所述清洁机构23通过支杆35与旋转机构22连接；
所述移动机构21包括推杆24、第一联轴器25、光轴26、第一支柱27、第二支柱28、第三支柱29、螺杆30、第四支柱31、第一步进电机支座32、第一步进电机33；所述第一支柱27、第二支柱28、第三支柱29和第四支柱31呈矩形且固定在飞行器1的上方；所述螺杆30贯穿在第二支柱28和第四支柱31上方，所述螺杆30的一端通过第一联轴器25与第一步进电机33连接，第一步进电机33通过第一步进电机支座32固定在第四支柱31的上方；所述光轴26贯穿在第一支柱27和第三支柱29上方；所述推杆24穿过螺杆30和光轴26，推杆24与螺杆30通过螺纹连接，所述推杆24的长度大于所述飞行器1的飞行的最大半径；所述第一步进电机33旋转带动螺杆30转动，螺杆30的内螺纹带动推杆24移动，进而带动旋转机构22运动，适应不同位置的玻璃的清洁任务；
所述旋转机构22包括第一连接轴34、支杆35、第二步进电机支座36、第二联轴器37、第二步进电机38，所述推杆24前端呈Y字型，所述支杆35固定在第一连接轴34上，第一连接轴34通过轴承固定在推杆24的前端；所述第一连接轴34通过第二联轴器37与第二步进电机38的输出轴连接；所述第二步进电机38通过第二步进电机支座36固定在推杆24上；所述支杆35在第二步进电机38的作用下进行上下旋转，改变所述清洁机构23的工具角度；
所述清洁机构23包括第三步进电机支座39、第三联轴器40、第二连接轴41、第三步进电机42、清洁工具43，所述支杆35的前端呈H型，所述第三步进电机42通过第三步进电机支座39固定在支杆35的前端内侧；所述第三步进电机42的输出轴通过第三联轴器40与第二连接轴41连接；所述第二连接轴41的前端固定有清洁工具43；所述清洁工具43外侧有棉质清洁材料包裹；所述清洁工具43在第三步进电机42的作用下能够实现360度的旋转，从而能便于更好的完成清洁任务。
如图6所示，为本发明一种高空玻璃清洁飞行器的视觉传感模块结构示意图，所述视觉传感模块5包括摄像头支架51、摄像头52、轴53、第四联轴器54、第四步进电机55、第四步进电机支座56、摄像头固定框57，所述摄像头52外侧由摄像头固定框57进行固定；摄像头固定框57通过轴53固定在摄像头支架51上方；摄像头支架51固定在飞行器1的顶板上；轴53通过第四联轴器54与第四步进电机55的输出轴相连；第四步进电机55通过第四步进电机支座56固定在飞行器1的顶板上；第四步进电机55带动摄像头52实现360度的旋转，实现飞行器1对于前方和上方玻璃图像的采集，获取玻璃位置并分析玻璃的洁净程度。
如图7所示，为本发明一种高空玻璃清洁飞行器的控制系统结构示意图，所述控制系统3包括主控制系统、无刷电机控制系统、步进电机控制系统，所述主控制系统和所述清洁装置2连接用于清洁栈道底部玻璃和高空玻璃；所述主控制系统和导航模块4连接用于飞行器的自主飞行；所述主控制系统和所述视觉传感模块5连接用于获取玻璃的的位置信息，并分析玻璃的洁净程度；所述主控制系统和所述激光传感器6连接用于判断所述飞行器与玻璃之间的距离；所述主控制系统和所述无线遥控模块7连接用于实现远程控制；所述无刷电机控制系统用于控制飞行器的各种飞行任务；所述步进电机控制系统用于控制所述视觉传感模块5的拍摄角度以及控制所述清洁装置2的清洁角度和清洁动作。所述清洁机构23在所述飞行器1和所述清洁装置2的配合下可以实现前后、左右、上下、旋转等多种方式的玻璃清洁方法：
a.前后方式
位置参数：所述推杆24与所述支杆35垂直，所述清洁工具43的轴向与所述推杆24垂直；移动参数：所述推杆24前后移动。
b.左右方式
(b1)位置参数：所述推杆24与所述支杆35垂直，所述清洁工具43的轴向与所述推杆24平行；移动参数：所述飞行器1左右移动。
(b2)位置参数：所述推杆24与所述支杆35平行，所述清洁工具43的轴向与所述推杆24垂直并且轴向竖直往下；移动参数：所述飞行器1左右移动。
c.上下方式
位置参数：所述推杆24与所述支杆35平行，所述清洁工具43的轴向与所述推杆24垂直并且轴向水平；移动参数：所述飞行器1上下移动。
d.旋转方式
(d1)位置参数：所述推杆24与所述支杆35垂直；移动参数：所述清洁工具43旋转运动。
(d2)位置参数：所述推杆24与所述支杆35平行；移动参数：所述清洁工具43旋转运动。
上述适合于清洁玻璃栈道底部玻璃的方式有：方式a，方式b的(b1)，方式c，方式d的(d1)；上述适合于清洁高空垂直方位的玻璃的方式有：方式a，方式b的(b2)，方式c，方式d的(d2)。
所述推杆24与所述支杆35的材质均为密度较小、强度较大的镁合金；所述清洁工具43内部为空心；所述控制系统3和电源均放置在与所述清洁装置2相反方向的所述飞行器1的顶板下方，以确保飞行器整体的质量平衡。
所述导航模块4采用GPS全球定位模块和地图信息，用于实现飞行器的自主导航，实现飞行器的自主玻璃清洁任务，并能确保飞行器不会使出工作区域。
所述视觉传感模块5采用高清摄像头采集前方图像，进行图像识别判断需要清洁的玻璃的具体位置，将信息传送给所述控制系统3；此外，所述视觉传感模块5还会分析玻璃的清洁程度，直到玻璃被完全清洁干净，所述控制系统3才会控制所述清洁装置2进行下一区域的清洁任务。
所述激光传感器6用来测量飞行器和玻璃的实际距离，当确保所述清洁装置2可以触碰到玻璃时，所述控制系统3才会驱动所述清洁装置2开始清洁任务，还确保飞行器与玻璃之间保持安全距离。
所述无线遥控模块7包括无线发射模块和无线接收模块，用于实现遥控器和飞行器之间的数据通讯，远程实时监测飞行器的工作状态。
综上所述，本发明专利所涉及的高空玻璃清洁飞行器具有智能化水平高、灵活性强、适应性好等特点，可进行栈道玻璃底部以及高空墙体玻璃等特定环境下的玻璃清洁任务，本发明不仅能降低工人的劳动强度，而且极大的提高了工作的安全系数。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种高空玻璃清洁飞行器，其特征在于，包括飞行器(1)、清洁装置(2)、控制系统(3)、导航模块(4)、视觉传感模块(5)、激光传感器(6)和无线遥控模块(7)；所述飞行器(1)为四轴飞行器，包括飞行器主体和支架(11)，所述飞行器(1)顶部设有清洁装置(2)、导航模块(3)、视觉传感模块(4)、激光传感器(5)和无线遥控模块(6)，所述飞行器(1)顶板下方设有控制系统(3)，所述清洁装置(2)包括移动机构(21)、旋转机构(22)和清洁机构(23)；
所述控制系统(3)和飞行器(1)连接用于飞行任务；所述控制系统(3)和清洁装置(2)连接用于清洁高空玻璃；所述控制系统(3)和导航模块(4)连接用于飞行器的自主飞行；所述控制系统(3)和视觉传感模块(5)连接用于获取玻璃的位置信息，并分析玻璃的洁净程度；所述控制系统(3)和激光传感器(6)连接用于判断飞行器(1)与玻璃之间的距离；所述控制系统(3)和无线遥控模块(7)连接用于实现远程控制。
2.根据权利要求1所述的高空玻璃清洁飞行器，其特征在于，所述清洁装置(2)包括移动机构(21)、旋转机构(22)、清洁机构(23)，所述移动机构(21)固定在飞行器(1)的上方；所述旋转机构(22)通过推杆(24)与移动机构(21)连接；所述清洁机构(23)通过支杆(35)与旋转机构(22)连接；
所述移动机构(21)包括推杆(24)、第一联轴器(25)、光轴(26)、第一支柱(27)、第二支柱(28)、第三支柱(29)、螺杆(30)、第四支柱(31)、第一步进电机支座(32)、第一步进电机(33)；所述第一支柱(27)、第二支柱(28)、第三支柱(29)和第四支柱(31)呈矩形且固定在飞行器(1)的上方；所述螺杆(30)贯穿在第二支柱(28)和第四支柱(31)上方，所述螺杆(30)的一端通过第一联轴器(25)与第一步进电机(33)连接，第一步进电机(33)通过第一步进电机支座(32)固定在第四支柱(31)的上方；所述光轴(26)贯穿在第一支柱(27)和第三支柱(29)上方；所述推杆(24)穿过螺杆(30)和光轴(26)，推杆(24)与螺杆(30)通过螺纹连接，所述推杆(24)的长度大于所述飞行器(1)的飞行的最大半径；所述第一步进电机(33)旋转带动螺杆(30)转动，螺杆(30)的内螺纹带动推杆(24)移动，进而带动旋转机构(22)运动，适应不同位置的玻璃的清洁任务；
所述旋转机构(22)包括第一连接轴(34)、支杆(35)、第二步进电机支座(36)、第二联轴器(37)、第二步进电机(38)，所述推杆(24)前端呈Y字型，所述支杆(35)固定在第一连接轴(34)上，第一连接轴(34)通过轴承固定在推杆(24)的前端；所述第一连接轴(34)通过第二联轴器(37)与第二步进电机(38)的输出轴连接；所述第二步进电机(38)通过第二步进电机支座(36)固定在推杆(24)上；所述支杆(35)在第二步进电机(38)的作用下进行上下旋转，改变所述清洁机构(23)的工具角度；
所述清洁机构(23)包括第三步进电机支座(39)、第三联轴器(40)、第二连接轴(41)、第三步进电机(42)、清洁工具(43)，所述支杆(35)的前端呈H型，所述第三步进电机(42)通过第三步进电机支座(39)固定在支杆(35)的前端内侧；所述第三步进电机(42)的输出轴通过第三联轴器(40)与第二连接轴(41)连接；所述第二连接轴(41)的前端固定有清洁工具(43)；所述清洁工具(43)在第三步进电机(42)的作用下能够实现360度的旋转。
3.根据权利要求1所述的高空玻璃清洁飞行器，其特征在于，所述视觉传感模块(5)包括摄像头支架(51)、摄像头(52)、轴(53)、第四联轴器(54)、第四步进电机(55)、第四步进电机支座(56)、摄像头固定框(57)，所述摄像头(52)外侧由摄像头固定框(57)进行固定；摄像头固定框(57)通过轴(53)固定在摄像头支架(51)上方；摄像头支架(51)固定在飞行器(1)的顶板上；轴(53)通过第四联轴器(54)与第四步进电机(55)的输出轴相连；第四步进电机(55)通过第四步进电机支座(56)固定在飞行器(1)的顶板上；第四步进电机(55)带动摄像头(52)实现360度的旋转，实现飞行器(1)对于前方和上方玻璃图像的采集，获取玻璃位置并分析玻璃的洁净程度。
4.根据权利要求1所述的高空玻璃清洁飞行器，其特征在于，所述控制系统(3)包括主控制系统、无刷电机控制系统、步进电机控制系统，所述主控制系统和所述清洁装置(2)连接用于清洁高空玻璃；所述主控制系统和导航模块(4)连接用于飞行器的自主飞行；所述主控制系统和视觉传感模块(5)连接用于获取玻璃的的位置信息，并分析玻璃的洁净程度；所述主控制系统和激光传感器(6)连接用于判断所述飞行器与玻璃之间的距离；所述主控制系统和无线遥控模块(7)连接用于实现远程控制；所述无刷电机控制系统用于控制飞行器的各种飞行任务；所述步进电机控制系统用于控制视觉传感模块(5)的拍摄角度以及控制清洁装置(2)的清洁角度和清洁动作；所述清洁机构(23)在飞行器(1)和清洁装置(2)的配合下实现多种玻璃清洁方式：
a.前后方式
位置参数：所述推杆(24)与所述支杆(35)垂直，所述清洁工具(43)的轴向与推杆(24)垂直；移动参数：所述推杆(24)前后移动；
b.左右方式
(b1)位置参数：所述推杆(24)与所述支杆(35)垂直，所述清洁工具(43)的轴向与推杆(24)平行；移动参数：飞行器(1)左右移动；
(b2)位置参数：所述推杆(24)与所述支杆(35)平行，所述清洁工具(43)的轴向与推杆(24)垂直并且轴向竖直往下；移动参数：飞行器(1)左右移动；
c.上下方式
位置参数：所述推杆(24)与所述支杆(35)平行，所述清洁工具(43)的轴向与推杆(24)垂直并且轴向水平；移动参数：飞行器(1)上下移动；
d.旋转方式
(d1)位置参数：所述推杆(24)与所述支杆(35)垂直；移动参数：所述清洁工具(43)旋转运动；
(d2)位置参数：所述推杆(24)与所述支杆(35)平行；移动参数：所述清洁工具(43)旋转运动；
上述适合于清洁高空水平方向玻璃的方式有：方式a，方式b的(b1)，方式c，方式d的(d1)；上述适合于清洁高空垂直方向玻璃的方式有：方式a，方式b的(b2)，方式c，方式d的(d2)。
5.根据权利要求1所述的高空玻璃清洁飞行器，其特征在于，所述推杆(24)与所述支杆(35)的材质为镁合金；所述清洁工具(43)内部为空心；所述控制系统(3)和电源设置在飞行器(1)的顶板下方且与清洁装置(2)相反的方向。
6.根据权利要求1所述的高空玻璃清洁飞行器，其特征在于，所述导航模块(4)采用GPS全球定位模块和地图信息，用于实现飞行器的自主导航和自主玻璃清洁任务，使飞行器不驶出工作区域。
7.根据权利要求1所述的高空玻璃清洁飞行器，其特征在于，所述视觉传感模块(5)采用高清摄像头采集前方图像，进行图像识别判断玻璃的具体位置，将信息传送给所述控制系统(3)；此外，视觉传感模块(5)还用于分析玻璃的清洁程度，判断清洁任务是否完成。
8.根据权利要求1所述的高空玻璃清洁飞行器，其特征在于，所述激光传感器(6)用来测量飞行器和玻璃的距离，当判断所述清洁装置(2)能够触碰到玻璃时，控制系统(3)驱动清洁装置(2)开始清洁任务；此外激光传感器(6)还用于使飞行器与玻璃之间保持安全距离。
9.根据权利要求1所述的高空玻璃清洁飞行器，其特征在于，所述无线遥控模块(7)包括无线发射模块和无线接收模块，用于实现遥控器和飞行器之间的数据通讯，远程实时监测飞行器的工作状态。
CN201710269453.8A 2017-04-24 2017-04-24 一种高空玻璃清洁飞行器 Pending CN106986026A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710269453.8A CN106986026A (zh) 2017-04-24 2017-04-24 一种高空玻璃清洁飞行器

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201710269453.8A CN106986026A (zh) 2017-04-24 2017-04-24 一种高空玻璃清洁飞行器

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN106986026A true CN106986026A (zh) 2017-07-28

Family

ID=59417129

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201710269453.8A Pending CN106986026A (zh) 2017-04-24 2017-04-24 一种高空玻璃清洁飞行器

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN106986026A (zh)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109018326A (zh) * 2018-08-22 2018-12-18 周伯顺 一种清洁吸尘消毒飞行器
CN109334977A (zh) * 2018-09-29 2019-02-15 吉林大学 一种高空玻璃幕墙清洁无人机
CN110269540A (zh) * 2018-03-15 2019-09-24 谢苏琨 一种清洁建筑物墙面的无人机系统

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN204433059U (zh) * 2015-01-30 2015-07-01 马鞍山市赛迪智能科技有限公司 一种搭载机械手电锯的飞行器
US20160052644A1 (en) * 2014-08-20 2016-02-25 Elwha Llc Unmanned aerial vehicle having an onboard cleaning device
CN105517476A (zh) * 2014-09-03 2016-04-20 深圳市大疆创新科技有限公司 Uav及其清洁墙体的方法、采用该uav的墙体清洁系统
CN205181263U (zh) * 2015-12-10 2016-04-27 武汉大学 一种高空玻璃清洁装置
CN105772289A (zh) * 2016-04-01 2016-07-20 广东工业大学 一种自动喷洗机械手
WO2017008776A1 (de) * 2015-07-14 2017-01-19 Gebäudereinigung Lissowski GmbH Reinigungsvorrichtung sowie verfahren zum reinigen einer fläche

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20160052644A1 (en) * 2014-08-20 2016-02-25 Elwha Llc Unmanned aerial vehicle having an onboard cleaning device
CN105517476A (zh) * 2014-09-03 2016-04-20 深圳市大疆创新科技有限公司 Uav及其清洁墙体的方法、采用该uav的墙体清洁系统
CN204433059U (zh) * 2015-01-30 2015-07-01 马鞍山市赛迪智能科技有限公司 一种搭载机械手电锯的飞行器
WO2017008776A1 (de) * 2015-07-14 2017-01-19 Gebäudereinigung Lissowski GmbH Reinigungsvorrichtung sowie verfahren zum reinigen einer fläche
CN205181263U (zh) * 2015-12-10 2016-04-27 武汉大学 一种高空玻璃清洁装置
CN105772289A (zh) * 2016-04-01 2016-07-20 广东工业大学 一种自动喷洗机械手

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN110269540A (zh) * 2018-03-15 2019-09-24 谢苏琨 一种清洁建筑物墙面的无人机系统
CN109018326A (zh) * 2018-08-22 2018-12-18 周伯顺 一种清洁吸尘消毒飞行器
CN109018326B (zh) * 2018-08-22 2021-12-31 徐州斯普瑞喷涂有限公司 一种清洁吸尘消毒飞行器
CN109334977A (zh) * 2018-09-29 2019-02-15 吉林大学 一种高空玻璃幕墙清洁无人机

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN106873623B (zh) 一种无人机快速自主续航系统及其方法
EP3599175A1 (en) Gravity compensation for self-propelled robotic vehicles crawling on non-level surfaces
CN106466153B (zh) 玻璃外墙清洁无人机
CN108860637B (zh) 一种无人机的辅助起降飞行平台以及辅助起降飞行方法
CN109623839A (zh) 配电站室内设备地空协同巡检装置及其巡检方法
CN106986026A (zh) 一种高空玻璃清洁飞行器
CN107616742B (zh) 一种幕墙无人清洁主机控制系统
JP2017501484A (ja) ある環境内で可動物体を制御する方法、ある環境内で可動物体を制御するシステム、ある環境内で無人航空機を制御する方法、及び、ある環境内で無人航空機を制御するシステム
JP2018055695A (ja) ある環境内で無人航空機を制御する方法、ある環境のマップを生成する方法、システム、プログラムおよび通信端末
CN208126197U (zh) 一种无人小车控制系统及无人小车
CN114253300A (zh) 一种网格化机巢的无人机巡检系统及方法
CN109484214A (zh) 一种新能源车充电机器人
CN111404083A (zh) 一种基于综合导航的输电线路巡视机器人及其巡线方法
CN108643599A (zh) 拓扑三维悬挂结构幕墙清洁机器人系统及运动控制方法
CN102894928A (zh) 一种自动清洗玻璃窗的机器人系统
CN209665352U (zh) 智能物流机器人
CN109806997B (zh) 一种喷漆装置
CN111531560B (zh) 应用于变电站室内外环境中的巡检机器人
CN210354583U (zh) 墙顶清洁无人机
CN104874142A (zh) 自动化灭火机器人
WO2023216480A1 (zh) 服务基地电能补给和被补给车通过物联网架构的补给体系
CN109998431A (zh) 墙顶清洁无人机
CN114162317B (zh) 一种机场异物监测系统
CN214965037U (zh) 一种基于无人机的外墙清洗装置
CN109965769A (zh) 一种采用本地电磁信号定位系统的全自动攀壁机

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20170728