CN111528744A - 一种利用无人机清洗玻璃幕墙的方法及装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种利用无人机清洗玻璃幕墙的方法及装置，包括安装有用于清洁玻璃幕墙的清洁组件，其特征在于：所述的无人机通过系留绳与设置在楼顶上的地面站相连，通过地面站控制系留绳的长度，从而将无人机吊在预定的施工位置；然后，通过无人机靠近玻璃幕墙进行清洁作业。本发明避免无人机携带过重的物资，从而影响航程；更重要的是，本发明通过系留绳，将无人机吊在预定的施工位置；然后，通过无人机靠近玻璃幕墙进行清洁作业，此时无人机不再进行垂直方向运动，仅仅绕系留绳摆动，节省大量能源。

Description

一种利用无人机清洗玻璃幕墙的方法及装置
技术领域
本发明涉及无人机技术领域，特别涉及一种利用无人机清洗玻璃幕墙的 方法及装置
背景技术
随着城市规模越来越大，城市建筑物也越来越高，而为了美观，越来越 多的高层建筑使用玻璃作为其外墙材质。由于一直暴露在日晒雨淋的环境下， 这些玻璃的清洁成为困扰人们的一个问题。
长期以来高层建筑的玻璃外墙还是利用人工进行清洁，这种工作方式不 仅费时费力，效率很低，还可能危及工人的生命安全，具有很高的风险。近年 来有研究针对系留无人机清洗玻璃幕墙，但针对超高层建筑，超长的系留绳使 得无人机负载过大，同时加上风的影响，无人机难以在高空进行作业。
现有的，如中国专利申请：CN109334977公开的《一张高空不利幕墙清 洁无人机》。该文件公开了一种能够清洁玻璃幕墙的无人机，在该无人机上安 装有摄像头和清洁装置等组件。上述的无人机搭载储水球等部件，从下至上对 玻璃幕墙进行清洁。
但是，显而易见的，利用无人机搭载水球等重物会使无人机的操作更加 困难，而且由于从下至上对玻璃幕墙进行清洁，无人机的续航根本无法实现。
一种无需考虑无人机续航的玻璃幕墙清洗方法亟待研发。
发明内容
本发明的目的在于提供一种利用无人机清洗玻璃幕墙的方法及装置，能 够有效解决背景技术中指出的问题。
本发明采用的具体方案为：一种利用无人机清洗玻璃幕墙的方法，包括 安装有用于清洁玻璃幕墙的清洁组件，其特征在于：所述的无人机通过系留绳 与设置在楼顶上的地面站相连，通过地面站控制系留绳的长度，从而将无人机 吊在预定的施工位置；然后，通过无人机靠近玻璃幕墙进行清洁作业。
具体的，一种利用无人机清洗玻璃幕墙的方法，包括以下步骤:
S1.将无人机通过系留绳与无人机相连；
S2.通过系留绳将无人机沿着玻璃幕墙从上而下的向下放置；
S3.当放置到指定位置时,启动无人机靠近玻璃幕墙,采集清洁组件与玻 璃幕墙的压力；
S4.当清洁组件与玻璃幕墙的压力达到预设值后,清洁组件开始工作；
S5.执行S4步骤并将该处清洗完毕后,无人机停止工作,清洁组件离开玻 璃幕墙,无人机在系留绳的作用下向下移动直至下一个清洁位置，继续S3～S5 步骤。
一种利用无人机清洗玻璃幕墙的装置，包括设置在待清洁幕墙顶部的地 面站、绳架、无人机、清洁组件以及设置在无人机上的通信模块；其中，地面 站包括储液箱、控制台以及卷扬机；所述的储液箱通过管路与清洁组件连接； 系留绳的一端连接卷扬机，通过绳架后，该系留绳的另一端与无人机连接；控 制台与通信模块通过无线网络数据通信。
所述的绳架包括固定底座、斜向支撑杆、定滑轮；其中，固定底座与待 清洁幕墙顶部的可拆卸的连接；斜向支撑杆的一端与固定底座连接，另一端与 定滑轮连接，使系留绳与无人机在自然状态下垂直连接。
所述的地面站还包括采集模块；该采集模块设置在卷扬机上并于控制台 电性连接，用于采集卷扬机转动的圈数，以获得系留绳的长度。
所述的地面站还包括水泵和电磁阀；其中，所述的水泵和电磁阀同时与 控制台电性连接，用于根据清洁组件的情况输送清洁液。
所述的清洁组件包括用于向玻璃幕墙喷洒水雾的喷雾机构、用于清洁玻 璃幕墙的毛刷机构以及用于将喷雾机构和毛刷机构设置在无人机上的连接件； 其中，连接件设置在无人机朝向地面的一侧；其中，所述的喷雾机构包括硬质 直管和设置在硬质直管端部的喷头；上述的硬质直管设置在连接件朝向玻璃幕 墙的侧面上并与储液箱连通设置；其中，毛刷机构包括驱动电机、联轴器、缸 体、活塞、活塞杆、刷杆、刷体以及复位弹簧；上述的驱动电机设置在朝向玻 璃幕墙的侧面上且该驱动电机的输出轴与联轴器的一端连接；联轴器的另一端 与缸体封闭端上的轴连接；该缸体的缸内设置有活塞；活塞与缸体封闭端之间设置有复位弹簧；活塞远离缸体封闭端的侧面与活塞杆的一端连接；该活塞杆 的另一端与刷杆的一端连接；刷杆的另一端与刷体连接；其中，所述的缸体内 壁设置有若干凸起；活塞的周向外侧设置有与上述凸起匹配的凹槽；其中，所 述的驱动电机与通信模块无线通信。
所述的清洁组件还包括用于检测毛刷机构与玻璃幕墙之间压力的检测 组件；其中，所述的检测组件包括设置在缸体封闭端的向活塞方向凸起的支撑 柱和压力传感器；
其中，所述的压力传感器与通信模块无线通信；其中，复位弹簧设置在 所述支撑柱的外侧。
所述的无人机与系留绳连接的平面上设置有竖直导向筒。
有益效果：本发明在使用时，操作人员将地面站安置在建筑顶端，遥控 无人机到达预定位置后，通过视觉部件，将清洗组件与玻璃外墙接触，当检测 到接触力达到预定值时，启动清洗装置。无人机至上而下工作时，系留绳一端 连接无人机顶部，一端连接位于建筑物顶部的系留绳支架，系留绳可根据无人 机的位置进行收放，收放装置位于顶部支架旁，同时顶部支架承载系留绳的全 部重量，无人机只为自身及清洗装置提供动力。本发明避免无人机携带过重的 物资，从而影响航程；更重要的是，本发明通过系留绳，将无人机吊在预定的 施工位置；然后，通过无人机靠近玻璃幕墙进行清洁作业，此时无人机不再进 行垂直方向运动，仅仅绕系留绳摆动，节省大量能源。
附图说明
图1为本发明的原理示意图。
图2为无人机的结构示意图。
图3为图2中的E处放大图。
图4为图3中的A-A处截面图。
图5为图3中的F处放大图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述。
如图1，本发明的主要发明构思是：一种利用无人机清洗玻璃幕墙的方 法，包括安装有用于清洁玻璃幕墙的清洁组件，所述的无人机通过系留绳与设 置在楼顶上的地面站相连，通过地面站控制系留绳的长度，从而将无人机吊在 预定的施工位置；然后，通过无人机靠近玻璃幕墙进行清洁作业。
通过系留绳将无人机从上而下吊装，从而解决无人机携带物资导致的续 航问题。
具体的，本发明包括以下步骤:
S1.将无人机通过系留绳与无人机相连，优选的，系留绳与无人机的重 心位置连接，保证无人机的平衡。
S2.通过系留绳将无人机沿着玻璃幕墙从上而下的向下放置，下放过程 中需要注意无人机的倾斜角度，防止无人机侧翻；
为了解决该问题，所述的无人机3与系留绳连接的平面上设置有竖直导 向筒6，系留绳在导向筒6内，即使无人机发生大角度摆动，由于导向筒6的 作用，使系留绳与无人机3的连接处保持垂直；
S3.当放置到指定位置时,启动无人机靠近玻璃幕墙,采集清洁组件与玻 璃幕墙的压力；
需要明确的是：在确定指定位置时，可以有多种操作手段，如对系留绳 的长度进行计算或者利用摄像头解决；同时，采集采集清洁组件与玻璃幕墙的 压力可以采用压力传感器；
S4.当清洁组件与玻璃幕墙的压力达到预设值后,清洁组件开始工作；该 预设值为经验值，可以在实际生产中，根据实际情况自行设置；
S5.执行S4步骤并将该处清洗完毕后,无人机停止工作,清洁组件离开玻 璃幕墙,无人机在系留绳的作用下向下移动直至下一个清洁位置，继续S3～S5 步骤。
注意，在使用上述方式清洁玻璃幕墙时，由于自上而下的清洁，系留绳 连接无人机清洁的角度有限，此时，可以考虑在建筑的顶部移动系留绳，从而 对大面积的玻璃幕墙进行清理。
如图2～5，一种实现上述方法的装置，包括设置在待清洁幕墙顶部的地 面站1、绳架2、无人机3、清洁组件4、设置在无人机3上的通信模块5以及 用于对系留绳进行导向的导向筒6。
所述的绳架2包括固定底座201、斜向支撑杆202、定滑轮203；其中， 固定底座201与待清洁幕墙顶部的通过螺栓连接；斜向支撑杆202的一端与固 定底座201焊接，另一端与定滑轮203连接，使系留绳与无人机3在自然状态 下垂直连接；同时，为了增加斜向支撑杆202与固定底座201的连接强度，斜 向支撑杆202与固定底座201之间还可以设置连接棒。
需要明确的是：绳架2通过定滑轮203设置系留绳，在工作中，如果玻 璃幕墙面积较大，此时，需要在无人机3从上而下清洗一列后，移动绳架2， 重新从上而下清洗相邻的另一列，直至全部清洗完毕。
地面站1作为控制中心对信号等处理，包括储液箱101、控制台102、 卷扬机103、采集模块104以及水泵105和电磁阀106。所述的储液箱101通 过软质的管路与清洁组件4连接；系留绳的一端连接卷扬机103，通过绳架2 后，该系留绳的另一端穿过导向筒6后与无人机3连接；控制台102与通信模 块5通过无线网络数据通信；采集模块104设置在卷扬机103上并于控制台102 电性连接，用于采集卷扬机103转动的圈数，以获得系留绳的长度。
该采集模块104可以是编码器。控制台102可以是由单片机构成的电路 板。
所述的清洁组件4包括用于向玻璃幕墙喷洒水雾的喷雾机构401、用于 清洁玻璃幕墙的毛刷机构402、用于将喷雾机构401和毛刷机构402设置在无 人机3上的连接件403以及用于检测毛刷机构402与玻璃幕墙之间压力的检测 组件404；其中，连接件403设置在无人机3朝向地面的一侧；其中，所述的 喷雾机构401包括硬质直管4011和设置在硬质直管4011端部的喷头4012；上 述的硬质直管4011设置在连接件403朝向玻璃幕墙的侧面上；其中，毛刷机 构402包括驱动电机4021、联轴器4022、缸体4023、活塞4024、活塞杆4025、 刷杆4026、刷体4027以及复位弹簧4028；上述的驱动电机4021设置在朝向 玻璃幕墙的侧面上且该驱动电机4021的输出轴与联轴器4022的一端连接；联 轴器4022的另一端与缸体4023封闭端上的轴4023A连接；该缸体4023的缸 内设置有活塞4024；活塞4024与缸体4023封闭端之间设置有复位弹簧4028； 活塞4024远离缸体4023封闭端的侧面与活塞杆4025的一端连接；该活塞杆 4025的另一端与刷杆4026的一端连接；刷杆4026的另一端与刷体4027连接；其中，所述的缸体4023内壁设置有若干凸起；活塞4024的周向外侧设置有与 上述凸起匹配的凹槽；其中，所述的驱动电机4021与通信模块5无线通信； 所述的检测组件404包括设置在缸体4023封闭端的向活塞4024方向凸起的支 撑柱4041和压力传感器4042；其中，所述的压力传感器4042与通信模块5 无线通信；其中，复位弹簧4028设置在所述支撑柱4041的外侧。
其中，所述的水泵105和电磁阀106同时与控制台102电性连接；其中， 硬质直管4011与水泵105与电磁阀106构成的输出管路连接，用于根据控制 台102发出的信号，控制喷头4012对玻璃幕墙喷洒水雾。
本发明所述的无人机3上还设置有摄像头，该摄像头用于拍摄玻璃幕墙 的情况，其与通信模块5进行通信，然后将数据发送至控制台102内，由人工 判断是否进行清洁。
需要明确的是：为了增加无人机3的平衡性，可以在无人机3上设置配 重7，该配重7靠近地面设置，与连接件403分设在无人机3的两侧；该配重 7的重量根据实际情况自行调整。
需要明确的是：本文中所述的管路以及线路等均通过轧带等固定在系留 绳上。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限 于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易变 化或替换，都属于本发明的保护范围之内。因此本发明的保护范围所述以权利 要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种利用无人机清洗玻璃幕墙的方法，包括安装有用于清洁玻璃幕墙的清洁组件，其特征在于：所述的无人机通过系留绳与设置在楼顶上的地面站相连，通过地面站控制系留绳的长度，从而将无人机吊在预定的施工位置；然后，通过无人机靠近玻璃幕墙进行清洁作业。
2.根据权利要求1所述的一种利用无人机清洗玻璃幕墙的方法，其特征在于：包括以下步骤:
S1.将无人机通过系留绳与无人机相连；
S2.通过系留绳将无人机沿着玻璃幕墙从上而下的向下放置；
S3.当放置到指定位置时,启动无人机靠近玻璃幕墙,采集清洁组件与玻璃幕墙的压力；
S4.当清洁组件与玻璃幕墙的压力达到预设值后,清洁组件开始工作；
S5.执行S4步骤并将该处清洗完毕后,无人机停止工作,清洁组件离开玻璃幕墙,无人机在系留绳的作用下向下移动直至下一个清洁位置，继续S3～S5步骤。
3.一种利用无人机清洗玻璃幕墙的装置，其特征在于：包括设置在待清洁幕墙顶部的地面站(1)、绳架(2)、无人机(3)、清洁组件(4)以及设置在无人机(3)上的通信模块(5)；
其中，地面站(1)包括储液箱(101)、控制台(102)以及卷扬机(103)；
所述的储液箱(101)通过管路与清洁组件(4)连接；系留绳的一端连接卷扬机(103)，通过绳架(2)后，该系留绳的另一端与无人机(3)连接；控制台(102)与通信模块(5)通过无线网络数据通信。
4.根据权利要求3所述的一种利用无人机清洗玻璃幕墙的装置，其特征在于：绳架(2)包括固定底座(201)、斜向支撑杆(202)、定滑轮(203)；
其中，固定底座(201)与待清洁幕墙顶部的可拆卸的连接；斜向支撑杆(202)的一端与固定底座(201)连接，另一端与定滑轮(203)连接，使系留绳与无人机(3)在自然状态下垂直连接。
5.根据权利要求3所述的一种利用无人机清洗玻璃幕墙的装置，其特征在于：地面站(1)还包括采集模块(104)；该采集模块(104)设置在卷扬机(103)上并于控制台(102)电性连接，用于采集卷扬机(103)转动的圈数，以获得系留绳的长度。
6.根据权利要求3所述的一种利用无人机清洗玻璃幕墙的装置，其特征在于：地面站(1)还包括水泵(105)和电磁阀(106)；
其中，所述的水泵(105)和电磁阀(106)同时与控制台(102)电性连接，用于根据清洁组件(4)的情况输送清洁液。
7.根据权利要求3所述的一种利用无人机清洗玻璃幕墙的装置，其特征在于：清洁组件(4)包括用于向玻璃幕墙喷洒水雾的喷雾机构(401)、用于清洁玻璃幕墙的毛刷机构(402)以及用于将喷雾机构(401)和毛刷机构(402)设置在无人机(3)上的连接件(403)；
其中，连接件(403)设置在无人机(3)朝向地面的一侧；
其中，所述的喷雾机构(401)包括硬质直管(4011)和设置在硬质直管(4011)端部的喷头(4012)；上述的硬质直管(4011)设置在连接件(403)朝向玻璃幕墙的侧面上并与储液箱(101)连通设置；
其中，毛刷机构(402)包括驱动电机(4021)、联轴器(4022)、缸体(4023)、活塞(4024)、活塞杆(4025)、刷杆(4026)、刷体(4027)以及复位弹簧(4028)；
上述的驱动电机(4021)设置在朝向玻璃幕墙的侧面上且该驱动电机(4021)的输出轴与联轴器(4022)的一端连接；联轴器(4022)的另一端与缸体(4023)封闭端上的轴(4023A)连接；该缸体(4023)的缸内设置有活塞(4024)；活塞(4024)与缸体(4023)封闭端之间设置有复位弹簧(4028)；活塞(4024)远离缸体(4023)封闭端的侧面与活塞杆(4025)的一端连接；该活塞杆(4025)的另一端与刷杆(4026)的一端连接；刷杆(4026)的另一端与刷体(4027)连接；
其中，所述的缸体(4023)内壁设置有若干凸起；活塞(4024)的周向外侧设置有与上述凸起匹配的凹槽；
其中，所述的驱动电机(4021)与通信模块(5)无线通信。
8.根据权利要求7所述的一种利用无人机清洗玻璃幕墙的装置，其特征在于：清洁组件(4)还包括用于检测毛刷机构(402)与玻璃幕墙之间压力的检测组件(404)；
其中，所述的检测组件(404)包括设置在缸体(4023)封闭端的向活塞(4024)方向凸起的支撑柱(4041)和压力传感器(4042)；
其中，所述的压力传感器(4042)与通信模块(5)无线通信；
其中，复位弹簧(4028)设置在所述支撑柱(4041)的外侧。
9.根据权利要求3所述的一种利用无人机清洗玻璃幕墙的装置，其特征在于：无人机(3)与系留绳连接的平面上设置有竖直导向筒(6)。
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