CN204562022U - 一种玻璃表面的滑动吸附清洁装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种玻璃表面的滑动吸附清洁装置，包括微控制器，清洗装置、检测模块、吸附装置、电源模块、LED显示模块、RF无线通信模块、按键模块分别与微控制器连接。通过滑动吸附原理，大幅度缩减了体积结构。电磁阀控制两个吸盘的负压开关。清洁装置为前置滚刷可以刷去玻璃面上粘住的赃物，后置不粘毛巾进行擦拭，因此擦拭效果明显。采用摄像头实时监测装置的运行环境将数据发送到微控制器进行分析处理，再由操作人员通过手机端用蓝牙发送指令符，使其能够快速、高效的工作。整体电路结构简单但反应灵敏，运行耗电低，能够较长时间运行。

Description

一种玻璃表面的滑动吸附清洁装置

技术领域

本实用新型属于清洁设备技术领域，涉及一种玻璃表面的滑动吸附清洁装置。

背景技术

壁面清洁装置是一种集机械设计、控制科学、信息科学和传感技术等学科为一体的高技术产品，用以代替人工对高大建筑外墙进行清洁和维护工作。上世纪七十年代以来，日本、美国、韩国和德国等国分别研制出多种壁面清洁装置样机。国内壁面清洁装置的研究起步较晚，但发展很快。上海交通大学、哈尔滨工业大学、北京航空航天大学在这一领域处于国内领先地位，许多科研单位也相继推出了各自的壁面清洁装置样机。日本在世界上率先开展了自动化壁面清洁装置的研究工作，1966年大阪府立大学的西亮，设计了一种利用风扇产生的负压进行吸附的壁面清洁装置理想原型机，此后日本又开发出了多种类型的壁面清洁装置。上海交通大学的胡启宝等人研制了一种多吸盘交替吸附、自身无驱动下滑的壁面清洁装置。北京航空航天大学机械工程及自动化学院的王巍等人针对国家大剧院超椭球外表面的清洗问题，设计了一种新型自攀爬壁面清洁装置。东北大学的姬国钊等人研制了一种双侧多吸盘履带式壁面清洁装置。韩国Sungkyunkwan大学的Hyoukryeol Choi等人结合仿生学原理研制出了一种有六只真空吸盘构成的带有识别避障功能的壁面清洁装置。上海大学的王妹婷等人分析了壁面清洁装置的两大关键技术-壁面吸附技术和壁面清洁技术在理论和实际开发中存在的技术难点，采用模块化设计方法设计了具有轮式和腿式两种运动方式的轮腿式壁面清洁装置。

然而，纵观现有的壁面清洁装置，存在着移动缓慢，清洗效果差，机械结构复杂，造价昂贵等普遍问题，导致其无法进行大规模推广，人工清洁仍在高层建筑清洁行业中占据主导地位。但是现有的清洁装置还不能灵活、高效地进行墙壁清洁作业。

以上现有技术其缺点在于：

1.机械结构上：传统机械结构整体体积大，机械结构结构复杂，造价昂贵，清洁效果不太明显等。

2.控制方式上：传统的控制方式不灵活，多为较远处人为观察控制，突发情况不易即时控制，导致装置的不稳定掉落，具有较大的安全隐患、耗电大等。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种壁面清洁装置，实现对高楼玻璃幕墙灵活、高效地清洁作业。

本实用新型所采用的技术方案是，一种玻璃表面的滑动吸附清洁装置，包括微控制器，清洗装置、检测模块、吸附装置、电源模块、LED显示模块、RF无线通信模块、按键模块分别与微控制器连接。

本实用新型的特征还在于，清洗装置由固定架在清洗装置前端的一个清洁滚刷和固定在尾部的可旋转的不粘毛巾共同构成，清洁滚刷上交替插满软硬刷毛。

检测模块采用TSL1401线性传感器模块；检测模块连接到控制电路板上，控制电路板设置有蓝牙接收装置，控制电路板通过电路连接有驱动电机。

吸附装置采用耐磨耐腐蚀的圆形真空吸盘与电磁阀，圆形真空吸盘通过导管连接电磁阀、压力传感器和微型真空泵。

压力传感器通过电路与微控制器连接，微控制器通过电路连接驱动模块，驱动模块与驱动电机相连。

微控制器采用飞思卡尔半导体公司生产的MC9SXS128单片机。

本实用新型的有益效果是，能实现在玻璃幕墙的垂直方向上全方位自由移动，可采用手机无线控制，控制便捷，运转灵活，操作简单。还有如下优点：

1.在机械结构上通过滑动吸附的基本原理，建立了该装置运动学模型，并利用该模型采用Pro ENGINEER软件设计了该装置的底盘结构，大幅度缩减了体积结构。为使装置始终吸附在玻璃上，采用双吸盘进行负压吸附，方式为电磁阀控制两个吸盘的负压开关。清洁装置为前置滚刷可以刷去玻璃面上粘住的赃物，后置不粘毛巾进行擦拭，因此擦拭效果明显。

2.在控制方式上，有了机械结构稳定、体积小重量轻的前提下，采用摄像头实时监测装置的运行环境将数据发送到微控制器进行分析处理，再由操作人员通过手机端用蓝牙发送指令符，使其能够快速、高效的工作。整体电路结构简单但反应灵敏，运行耗电低，能够较长时间运行。

附图说明

图1为本实用新型清洁装置电路部分连接结构图。

图2为微控制器最小系统图。

图3为直流电机驱动电路图。

图4为检测模块电路图。

图中，1.清洗装置，2.检测模块，4.吸附装置，6.微控制器，7.电源模块，8.LED显示模块，9.RF无线通信模块，10.按键模块。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

本实用新型的电路模块连接如图1-4所示，包括微控制器6，清洗装置1、检测模块2、吸附装置4、电源模块7、LED显示模块8、RF无线通信模块9、按键模块10分别与微控制器6连接。

清洗装置1上连有一个执行电机控制清洗装置1的转动。

检测模块2连接到控制电路板上，控制电路板上连有一个蓝牙接收装置，接收手机端传来的指令符。控制电路板通过电路连接有驱动装置。

吸附装置4由真空吸盘通过导管连接一个电磁阀、压力传感器和一个微型真空泵，开启微型真空泵，观察压力传感器的值调整真空吸盘连接杆的长度使吸附装置平稳的吸附在玻璃平面上。

压力传感器通过电路连接到微控制器6，将实时的视频数据信号传送给微控制器6，微控制器6进行数据的分析处理。微控制器6通过电路连接电机的驱动模块，驱动模块分别通过电路连接上下两个驱动电机，两个驱动电机分别控制一个主动轮，通过履带连接两个主动轮，两个主动轮分别连接一个从动轮，通过操作人员通过手机端发送指令符给微控制器6，微控制器6进行处理后发送给两个驱动电机不同电流产生不同的转数差实现左右转向。微控制器6还通过电路连接安装在控制电路板上的按键模块10和LED显示模块8，按键模块10包括按键S1、S2、S3，S1调用当前检测模块2采集的数据，S2设置装置的初始速度，S3为切换按键以及确认按键。LED显示模块8配合按键模块10显示装置当前运行的速度。电源模块7给系统进行供电，最终实现在单幅平整无间隙玻璃表面来回循环运行，并完成清洁作业。

其中，清洗装置1包含滚刷与执行电机连接，驱动模块为额定电压为12V的直流电机，检测模块2为TSL1401线性传感器和F/V转换电路。

其中，微控制器6采用单片机控制器，如图2所示，其控制芯片采用飞思卡尔半导体公司生产的MC9SXS128单片机作为核心控制芯片，基于专为要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式应用高速CPU12核，供电电压为5.0V，具有AD转换、PWM(脉冲宽度调制)、MSCAN、UART(Universal AsynchronousReceiver/Transmitter)、中断、定时/计数器等功能模块，能够通过软件编程实现系统数据的收发、处理、存储等操作，满足装置的控制需求。总线速度可以达到25MHZ。芯片由16位中央处理单元(CPU12X)、128KB程序Flash(P-lash)、8KB RAM、8KB数据Flash(D-lash)组成片内存器，这样更加保证了运行的稳定。

检测模块2采用TSL1401线性传感器模块，如图4所示。该产品采用TAOS公司的TSL1401芯片，具有体积小、重量轻、使用简单、易于固定、接口简单等优点。同时该产品易于组合安装，有助于智能车爱好者使用人员进行自主创新性设计。该产品成像能覆盖TSL1401的全部敏感区，使得128个像素信号都有效；视角适合用于赛道采集，60度的视角使得前瞻1m时视场宽度为1.1m左右，1.1m的视场128个有效点能保证在视场内的2.5cm的黑线不被漏采。

清洗装置1由固定架在清洗装置1前端的一个清洁滚刷和固定在尾部的可旋转的不粘毛巾共同构成，滚刷上交替插满软硬刷毛，由减速电机驱动滚轮转动对玻璃进行清洗，通过执行电机对装置尾部的不粘毛巾进行高速旋转的操作，辅助固定在装置前端的清洁滚刷共同达到清洗效果。

吸附装置4采用耐磨耐腐蚀的圆形真空吸盘和电磁阀，真空吸盘具有良好性能的吸盘材料使吸附和滑动两个互相矛盾的问题得到了很好的平衡和解决。各个吸盘由其独立控制的电磁阀单独控制，互不干扰，保证了吸盘与壁面可靠密封。独特的材料也使吸盘在玻璃面上滑动时的滑动摩擦力较小，为清洁装置的顺畅运行提供了切实的保障。

驱动模块为额定电压12V的直流电机。如图3所示，电机额定电压为12V，最大额定电流10A，额定功率12W。电机控制信号由PWM口输出0～5V的直流电平控制信号，其中：(1)PWM01、PWM23控制执行电机M1，经U2前置驱动后，由后置桥式驱动电路Q1～Q4输出电机控制信号，控制执行电机M1的转速和转向。(2)PWM45、PWM67控制执行电机M2，经U3前置驱动后，由后置桥式驱动电路Q5～Q8输出电机控制信号，控制执行电机M2的转速和转向。控制装置的行走状态。

本实用新型为双吸盘真空吸附的方式，将吸附装置连接一个微型真空泵，调整吸附装置与玻璃平面之间的距离，开启微型真空泵，观察压力传感器的值调整吸附装置连接杆的长度使装置平稳的吸附在玻璃平面上。在JAVA环境下用ECLIPSE开发工具开发出滑动吸附式壁面清洁装置的ANDROID手机控制端，手机控制端控制装置在玻璃面上的前后左右的移动，并控制清洁装置的开关，手机控制端通过蓝牙模块与微控制器连接。检测模块通过电路连接到微控制器，将实时的视频数据信号传送给微控制器，微控制器进行数据的分析处理。微控制器通过电路连接电机驱动模块，电机驱动模块分别通过电路连接上下两个驱动电机，两个驱动电机分别控制一个主动轮，通过履带连接两个主动轮分别连接一个从动轮，通过操作人员通过手机端发送指令符给微控制器，微控制器进行处理后发送给两个驱动电机不同电流产生不同的转数差实现左右转向。微控制器还通过电路连接安装在控制电路板上的按键模块和LED显示模块，按键模块包括按键S1、S2、S3，S1调用当前摄像头检测传感器采集的数据，S2为设置装置的初始速度，S3为切换按键以及确认按键。LED显示模块8配合按键模块10显示装置当前运行的速度。电源模块7给系统进行供电，最终实现在单幅平整无间隙玻璃表面来回循环运行，并完成清洁作业。吸附装置4为高精度、耐磨、耐腐蚀圆形吸盘。驱动电机为额定电压为12V直流电机。清洗装置为滚刷与执行电机连接的结构。检测模块为TSL1401线性传感器和F/V转换电路。蓝牙模块为HC-06蓝牙模块。

Claims (6)

1.一种玻璃表面的滑动吸附清洁装置，其特征在于，包括微控制器(6)，清洗装置(1)、检测模块(2)、吸附装置(4)、电源模块(7)、LED显示模块(8)、RF无线通信模块(9)、按键模块(10)分别与微控制器(6)连接。

2.根据权利要求1所述的一种玻璃表面的滑动吸附清洁装置，其特征在于，所述清洗装置(1)由固定架在清洗装置(1)前端的一个清洁滚刷和固定在尾部的可旋转的不粘毛巾共同构成，清洁滚刷上交替插满软硬刷毛。

3.根据权利要求1所述的一种玻璃表面的滑动吸附清洁装置，其特征在于，所述检测模块(2)采用TSL1401线性传感器模块；检测模块(2)连接到控制电路板上，控制电路板设置有蓝牙接收装置，控制电路板通过电路连接有驱动电机。

4.根据权利要求1所述的一种玻璃表面的滑动吸附清洁装置，其特征在于，所述吸附装置(4)采用耐磨耐腐蚀的圆形真空吸盘与电磁阀，圆形真空吸盘通过导管连接电磁阀、压力传感器和微型真空泵。

5.根据权利要求1所述的一种玻璃表面的滑动吸附清洁装置，其特征在于，压力传感器通过电路与微控制器(6)连接，微控制器(6)通过电路连接驱动模块，驱动模块与驱动电机相连。

6.根据权利要求1所述的一种玻璃表面的滑动吸附清洁装置，其特征在于，所述微控制器(6)采用飞思卡尔半导体公司生产的MC9SXS128单片机。