CN111166258A - 一种外墙玻璃清洁系统及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种外墙玻璃清洁系统及方法,包括控制子系统、运动子系统、风力压紧子系统、清洁子系统、连接架、底盘支架和底盘电机;控制子系统分别与运动子系统、风力压紧子系统、清洁子系统和底盘电机通信连接;清洁子系统通过连接架和运动子系统连接;风力压紧子系统固定设置于运动子系统的顶部;控制子系统和底盘电机分别固定设置于底盘支架的两侧。本发明的外墙清洁系统依靠风力反作用力附着于墙面上,且利用履带进行移动,能够附着在粗糙的墙面上及移动,能够跨域玻璃边框经行清洁,不需要初期安装吊索轨道等庞大的装置。清洁系统自身重量轻,体积小,更加灵活,清洁方法灵活,通用性强,可对多个高楼清洁。

Description

一种外墙玻璃清洁系统及方法
技术领域
本发明属于无人机技术领域,具体涉及一种外墙玻璃清洁系统及方法。
背景技术
随着经济的高速发展,城市中高层建筑的成倍增长,清洁高层建筑外墙玻璃的需求量逐渐增大。而人工清洁的危险系数高,使得高空玻璃清洁机器人的需求尤为迫切。传统的吸附式玻璃清洁器分通过涡轮产生真空使其吸附于玻璃表面经行清洁,因不能跨越玻璃边框,则局限于单块玻璃清洁,多用于家用电器。另一种传统的悬吊式玻璃清洁机器人通过吊索轨道系统将擦窗机对准窗户经行清洁,初期投入高,还需要在建设时就将擦窗系统考虑在内,因此并不现实。基于以上情况,本发明提出了一种外墙玻璃清洁系统及方法。
发明内容
本发明的目的是为了解决高空玻璃不易清洁的问题,提出了一种外墙玻璃清洁系统及方法。
本发明的技术方案是:一种外墙玻璃清洁系统,包括控制子系统、运动子系统、风力压紧子系统、清洁子系统、连接架、底盘支架和底盘电机;控制子系统分别与运动子系统、风力压紧子系统、清洁子系统和底盘电机通信连接;清洁子系统通过连接架和运动子系统连接;风力压紧子系统固定设置于运动子系统的顶部;控制子系统和底盘电机分别固定设置于底盘支架的两侧;底盘支架的两端分别与运动子系统连接。
本发明的有益效果是:本发明的外墙清洁系统依靠风力反作用力附着于墙面上,且利用履带进行移动。相比于采用真空吸盘等方法吸附在墙面上的清洁器优势在于:能够附着在粗糙的墙面上及移动,能够跨域玻璃边框经行清洁。相对于用吊索轨道系统固定等方法的清洁器优势在于:不需要初期安装吊索轨道等庞大的装置;且可对其他天然石材幕墙、金属板幕墙、陶瓷幕墙清洁,还可对粗糙墙壁进行清洁。清洁系统自身重量轻,体积小,更加灵活,清洁方法灵活,通用性强,可对多个高楼清洁。
进一步地,控制子系统采用型号为STM32F103ZET6的主控单片机。
上述进一步方案的有益效果是:在本发明中,STM32F103ZET6单片机为 32位基于ARM核心的带512K字节闪存的为控制器,其工作性能稳定,能控制多个模块。
进一步地,运动子系统包括履带、转向齿轮和转向电机;履带内部的齿轮通过连接架和清洁子系统连接;转向齿轮和转向电机均固定设置于履带内壁上;转向电机和控制子系统通信连接;底盘支架的两端分别与履带的内壁固定连接。
上述进一步方案的有益效果是:在本发明中,运动子系统搭载各系统运动,是整个清洁子系统的主体结构,保证清洁子系统运行平稳。
进一步地,风力压紧子系统包括底座、轴承、固定架、无刷电机、螺旋桨、倾斜角传感器和螺栓;底座设置于转向齿轮上;轴承的一端固定设置于底座的内部,其另一端和固定架的底部连接;无刷电机的一侧固定设置于固定架的顶部;螺旋桨通过螺栓固定设置于无刷电机的另一侧;倾斜角传感器固定设置于底座的内壁上;无刷电机和倾斜角传感器均与控制子系统通信连接。
上述进一步方案的有益效果是:在本发明中,风力压紧子系统通过力的分解将清洁子系统贴紧墙面,克服重力,保证清洁子系统工作时不掉落。
进一步地,无刷电机与水平面的倾斜角度为45°。
上述进一步方案的有益效果是:在本发明中,倾斜角45°为最佳倾斜角度,能最大限度的控制清洁子系统压紧玻璃或墙面,且不费力。
进一步地,清洁子系统包括清洁刷、起落电机和超声波传感器;清洁刷的顶部通过连接架和履带的齿轮连接;起落电机和超声波传感器固定设置于清洁刷的内部;起落电机和控制子系统通信连接。
上述进一步方案的有益效果是:在本发明中,清洁子系统与玻璃或墙面直接接触,完成清洁工作,且清洁平稳。
基本上述系统,本发明还提供了一种外墙玻璃清洁方法,包括以下步骤:
S1:通过倾斜角传感器检测无刷电机与水平面的角度,调整到清洁最佳角度45°;
S2:根据清洁最佳角度进行清洁工作;
S3:通过超声波传感器检测清洁工作的过程,检测清洁刷与玻璃边框距离,调整到清洁最佳范围;
S4:根据清洁最佳范围完成清洁工作。
本发明的有益效果是:在本发明中,清洁方法实时分析清洁子系统是否为最佳清洁角度并且及时调整,能保证清洁子系统工作高效。
附图说明
图1为外墙玻璃清洁系统的整体结构图;
图2为外墙玻璃清洁系统的侧视图;
图3为外墙玻璃清洁方法的流程图;
图中,1、控制子系统;2、运动子系统;3、风力压紧子系统;4、清洁子系统;5、连接架;6、底盘支架;7、底盘电机;8、履带;9、转向齿轮;10、转向电机;11、底座;12、轴承;13、固定架;14、无刷电机;15、螺旋桨; 16、倾斜角传感器;17、螺栓;18、清洁刷;19、起落电机;20、超声波传感器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例作进一步的说明。
如图1所示,本发明提供了一种外墙玻璃清洁系统,包括控制子系统1、运动子系统2、风力压紧子系统3、清洁子系统4、连接架5、底盘支架6和底盘电机7;控制子系统1分别与运动子系统2、风力压紧子系统3、清洁子系统4 和底盘电机7通信连接;清洁子系统4通过连接架5和运动子系统2连接;风力压紧子系统3固定设置于运动子系统2的顶部;控制子系统1和底盘电机7 分别固定设置于底盘支架6的两侧;底盘支架6的两端分别与运动子系统2连接。
本发明实施例中,控制子系统1的主控芯片采用型号为 STM32F103ZET6的单片机;底盘电机7和无刷电机140均采用xxd新西达 A2212电机;转向电机14采用新华通N20减速电机;倾斜角传感器16采用型号为SW-520D的数字传感器;起落电机19采用新西达40A电机;超声波传感器20采用型号为CS100A的传感器。
表1为各模块的通信接口与控制子系统1的接线表。
表1
Figure BDA0002360438570000041
Figure BDA0002360438570000051
在本发明实施例中,如图1所示,控制子系统1采用型号为STM32F103ZET6 的主控单片机。在本发明中,STM32F103ZET6单片机为32位基于ARM核心的带512K字节闪存的为控制器,其工作性能稳定,能控制多个模块。
在本发明实施例中,如图2所示,运动子系统2包括履带8、转向齿轮9和转向电机10;履带8内部的齿轮通过连接架5和清洁子系统4连接;转向齿轮 9和转向电机10均固定设置于履带8内壁上;转向电机10和控制子系统1通信连接;底盘支架6的两端分别与履带8的内壁固定连接。在本发明中,运动子系统搭载各系统运动,是整个清洁子系统的主体结构,保证清洁子系统运行平稳。
在本发明实施例中,如图2所示,风力压紧子系统3包括底座11、轴承12、固定架13、无刷电机14、螺旋桨15、倾斜角传感器16和螺栓17;底座11设置于转向齿轮9上;轴承12的一端固定设置于底座11的内部,其另一端和固定架13的底部连接;无刷电机14的一侧固定设置于固定架13的顶部;螺旋桨 15通过螺栓17固定设置于无刷电机14的另一侧;倾斜角传感器16固定设置于底座11的内壁上;无刷电机14和倾斜角传感器16均与控制子系统1通信连接。在本发明中,风力压紧子系统通过力的分解将清洁子系统贴紧墙面,克服重力,保证清洁子系统工作时不掉落。
在本发明实施例中,如图2所示,无刷电机14与水平面的倾斜角度为45°。在本发明中,倾斜角45°为最佳倾斜角度,能最大限度的控制清洁子系统压紧玻璃或墙面,且不费力。
在本发明实施例中,如图2所示,清洁子系统4包括清洁刷18、起落电机 19和超声波传感器20;清洁刷18的顶部通过连接架5和履带8的齿轮连接;起落电机19和超声波传感器20固定设置于清洁刷18的内部;起落电机19和控制子系统1通信连接。在本发明中,清洁子系统与玻璃或墙面直接接触,完成清洁工作,且清洁平稳。
基本上述系统,本发明还提供了一种外墙玻璃清洁方法,其实现方法如图 3所示,包括以下步骤:
S1:通过倾斜角传感器检测无刷电机与水平面的角度,调整到清洁最佳角度45°;
S2:根据清洁最佳角度进行清洁工作;
S3:通过超声波传感器检测清洁工作的过程,检测清洁刷与玻璃边框距离,调整到清洁最佳范围;
S4:根据清洁最佳范围完成清洁工作。
在本发明中,清洁方法实时分析清洁子系统是否为最佳清洁角度并且及时调整,能保证清洁子系统工作高效。
本发明的工作原理及过程为:在外墙玻璃清洁系统工作时,连接架5和底盘支架6起到支撑和固定的作用,运动子系统2利用履带8压紧玻璃或墙面,底盘电机7为其运动提供动力,转向齿轮9控制履带8进行方向调整,转向电机10为转向提供动力。
风力压紧子系统3的底座11、轴承12和固定架13起到支撑和固定的作用,无刷电机14为其压紧玻璃或墙面提供动力,螺旋桨15带动清洁子系统稳定上升,倾斜角传感器16实时检测无刷电机14与水平面的倾斜角,螺栓17连接无刷电机14和螺旋桨15。
清洁子系统4利用清洁刷18进行玻璃或墙面的清洁工作,起落电机19为其运动提供动力,超声波传感器20实时检测清洁刷18是否触碰到玻璃边界。
本发明的有益效果为:本发明的外墙清洁系统依靠风力反作用力附着于墙面上,且利用履带进行移动。相比于采用真空吸盘等方法吸附在墙面上的清洁器优势在于:能够附着在粗糙的墙面上及移动,能够跨域玻璃边框经行清洁。相对于用吊索轨道系统固定等方法的清洁器优势在于:不需要初期安装吊索轨道等庞大的装置;且可对其他天然石材幕墙、金属板幕墙、陶瓷幕墙清洁,还可对粗糙墙壁进行清洁。清洁系统自身重量轻,体积小,更加灵活,清洁方法灵活,通用性强,可对多个高楼清洁。
本领域的普通技术人员将会意识到,这里的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理,应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。本领域的普通技术人员可以根据本发明公开的这些技术启示做出各种不脱离本发明实质的其它各种具体变形和组合,这些变形和组合仍然在本发明的保护范围内。

Claims (7)

1.一种外墙玻璃清洁系统,其特征在于,包括控制子系统(1)、运动子系统(2)、风力压紧子系统(3)、清洁子系统(4)、连接架(5)、底盘支架(6)和底盘电机(7);所述控制子系统(1)分别与运动子系统(2)、风力压紧子系统(3)、清洁子系统(4)和底盘电机(7)通信连接;所述清洁子系统(4)通过连接架(5)和运动子系统(2)连接;所述风力压紧子系统(3)固定设置于运动子系统(2)的顶部;所述控制子系统(1)和底盘电机(7)分别固定设置于底盘支架(6)的两侧;所述底盘支架(6)的两端分别与运动子系统(2)连接。
2.根据权利要求1所述的外墙玻璃清洁系统,其特征在于,所述控制子系统(1)采用型号为STM32F103ZET6的主控单片机。
3.根据权利要求1所述的外墙玻璃清洁系统,其特征在于,所述运动子系统(2)包括履带(8)、转向齿轮(9)和转向电机(10);所述履带(8)内部的齿轮通过连接架(5)和清洁子系统(4)连接;所述转向齿轮(9)和转向电机(10)均固定设置于履带(8)内壁上;所述转向电机(10)和控制子系统(1)通信连接;所述底盘支架(6)的两端分别与履带(8)的内壁固定连接。
4.根据权利要求3所述的外墙玻璃清洁系统,其特征在于,所述风力压紧子系统(3)包括底座(11)、轴承(12)、固定架(13)、无刷电机(14)、螺旋桨(15)、倾斜角传感器(16)和螺栓(17);所述底座(11)设置于转向齿轮(9)上;所述轴承(12)的一端固定设置于底座(11)的内部,其另一端和固定架(13)的底部连接;所述无刷电机(14)的一侧固定设置于固定架(13)的顶部;所述螺旋桨(15)通过螺栓(17)固定设置于无刷电机(14)的另一侧;所述倾斜角传感器(16)固定设置于底座(11)的内壁上;所述无刷电机(14)和倾斜角传感器(16)均与控制子系统(1)通信连接。
5.根据权利要求4所述的外墙玻璃清洁系统,其特征在于,所述无刷电机(14)与水平面的倾斜角度为45°。
6.根据权利要求3所述的外墙玻璃清洁系统,其特征在于,所述清洁子系统(4)包括清洁刷(18)、起落电机(19)和超声波传感器(20);所述清洁刷(18)的顶部通过连接架(5)和履带(8)的齿轮连接;所述起落电机(19)和超声波传感器(20)固定设置于清洁刷(18)的内部;所述起落电机(19)和控制子系统(1)通信连接。
7.一种外墙玻璃清洁方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:通过倾斜角传感器检测无刷电机与水平面的角度,调整到清洁最佳角度45°;
S2:根据清洁最佳角度进行清洁工作;
S3:通过超声波传感器检测清洁工作的过程,检测清洁刷与玻璃边框距离,调整到清洁最佳范围;
S4:根据清洁最佳范围完成清洁工作。
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