高效墻面清洗機器人及其控制方法
【技術領域】
[0001 ]本發(fā)明屬于機械制造技術領域，具體地說，涉及一種墻面清洗裝置，更具體地說，涉及一種高效墻面清洗機器人及其控制方法。
【背景技術】
[0002]高樓隨著城市現代化的發(fā)展，變得越來越普遍。隨著樓層數量的增大，對于高樓墻壁的清洗卻成為了一項繁重而危險工作。目前國內外常采用升降平臺或者吊籃承載清洗人員來完成對高樓墻壁的清洗。而此種清洗方法不僅效率低下，費用昂貴，而且安全系數低，常有清潔人員墜落事故的發(fā)生，同時清洗廢水沿著墻面落下，容易污染周邊環(huán)境，并造成水資源的大量浪費。因此急需利用機器來替代人工進行高樓墻面的清洗工作。
[0003]目前對于高樓墻面清洗機器人已有相關研究。如對比文件1:授權公告號為CN101513336 B，申請日為2009年3月28日，公開了名稱為一種高層建筑清洗裝置的專利文件，包括裝有發(fā)電機和計算機系統(tǒng)的機動車，機動車上設有由兩個可升降并前后移動的吊臂支撐連接的清洗裝置，清洗裝置可隨吊臂與其之間所設的吊臂絞盤連接輸出的牽引鋼纜的牽引伸縮而調整其位置，機動車上部還設與高壓水栗連接的高壓水箱，高壓水箱上設有通過水箱線軸調節(jié)輸出的、與清洗裝置連通的供水管;清洗裝置包括設有毛刷、噴水孔及刮板的清洗框架，毛刷由電動機連接帶動旋轉，毛刷上部設噴水孔，噴水孔上部為刮板。該發(fā)明主要依靠一刷二沖三刮的物理方式清洗玻璃幕墻，結構簡單，清洗過程安全省力，有效減少了工人勞動強度，提高了工作效率，減少了清洗成本。但該發(fā)明在工作過程中，其與墻面的接觸壓力是固定的，并不能根據具體的情況來調節(jié)與墻面的接觸壓力，同時其清洗的廢水沿墻面落下，對周圍環(huán)境造成一定影響。
[0004]對比文件2:授權公告號為CN 1265756C，申請日為2004年7月29日，公開了名稱為高樓玻璃幕墻清洗機系統(tǒng)的專利文件，包括樓頂安全裝置、清洗機本體、樓下便攜監(jiān)控裝置及電氣控制裝置。清洗機本體在樓頂卷揚機的牽引作用下，依靠密封機構，利用雙吸盤負壓吸附機構同時或交替吸附于玻璃壁面，并協調清洗機本體自身重力至上而下移動，同時在其清洗機構、水循環(huán)回收機構、障礙檢測機構、潔面機構的配合下完成對玻璃壁面的清洗以及跨越窗框類障礙等功能;樓頂安全裝置確保本體完成清洗和越障任務，并供給本體電源、氣源和水源;樓下便攜監(jiān)控裝置以無線監(jiān)控方式發(fā)出動作指令，并通過無線視頻監(jiān)視器實時監(jiān)視壁面清洗效果，由電氣控制裝置控制各執(zhí)行裝置完成整個清洗任務。該發(fā)明能夠很好地實現避障，并且可以完成一系列的清洗任務，但其對水的利用率較低，并且清洗效果較差。
[0005]對比文件3:授權公告號為CN 100594833 C，申請日為2008年1月8日，公開了名稱為高層建筑爬壁水清洗方法及成套設備的專利文件，包括有清水箱，與清水箱連接的高壓栗機組，爬壁機器人，高壓栗機組的輸出高壓水管連接到爬壁機器人的旋轉射流噴嘴上，真栗機組和爬壁機器人的真腔罩殼盤之間連接有污水回收管，真空栗機組的輸出污水經過污水過濾處理設備排到水池，爬壁機器人上連接有卷揚機，并通過控制線與電控柜連接。該發(fā)明可以將污水收集，減少了對周圍環(huán)境的影響。但由于其將收集的污水經過處理，并輸送至清水箱，使得處理后的污水的水質與清水相同，對處理設備要求高，使得設備變得復雜，并增加了成本。同時由于其清洗裝置設計相對欠缺，造成清洗效果較差。
[0006]綜上所述，目前的清洗機器人存在以下問題:(1)清洗機器人與墻面的壓力不可控，不能根據具體的情況對其進行調節(jié)，使得清洗過程中清洗受限，出現清洗不完全，或者清洗完全但對墻面的損傷嚴重的情況；(2)清洗機器人清洗后的污水不能進行有效地收集，使得污水沿墻面落下，嚴重影響了周邊環(huán)境；(3)清洗機構的設計相對欠缺，清洗過程中缺少浸潤、刷洗、二次清洗的過程，尤其缺少二次清洗的過程，使得清洗效果較差；(4)部分清洗機器人自帶了污水處理裝置，但由于其將收集的污水經過處理，并輸送至清水箱，使得處理后的污水的水質與清水相同，對處理設備要求高，使得設備變得復雜，并增加了成本；(5)清洗機器人的清洗模式固定，不能根據墻面具體的污損程度選擇不同的模式，以增加清洗效率，提高清洗效果，并降低對墻面的損傷。
[0007]對于上述問題，目前的清洗機器人并沒有解決，或者只解決了部分問題，因此急需將上述問題全部解決，以提高清洗機器人的清洗效果、節(jié)省水資源、降低對周邊環(huán)境的影響。

【發(fā)明內容】

[0008]1.發(fā)明要解決的技術問題
[0009]針對現有墻面清洗機器人與墻面的壓力不可控，不能根據具體的情況對其進行調節(jié)，使得清洗過程中清洗受限，出現清洗不完全，或者清洗完全但對墻面的損傷嚴重;清洗后的污水不能進行有效地收集，使得污水沿墻面落下，嚴重影響了周邊環(huán)境;清洗機構的設計相對欠缺，清洗過程中缺少浸潤、刷洗、二次清洗的過程，尤其缺少二次清洗的過程，使得清洗效果較差;部分清洗機器人自帶了污水處理裝置，但由于其將收集的污水經過處理，并輸送至清水箱，使得處理后的污水的水質與清水相同，對處理設備要求高，使得設備變得復雜，并增加了成本;清洗機器人的清洗模式固定，不能根據墻面具體的污損程度選擇不同的模式，使得清洗效率低，清洗效果差等問題，本發(fā)明提供了一種高效墻面清洗機器人及其控制方法。本發(fā)明采用伸縮機構來控制清洗接觸壓力，保證墻面在清洗干凈的前提下，減小了對墻面的磨損;利用二刷三清洗的方式，使得清洗效率提高，清洗效果好;采用廢水回收利用的方式，不僅減小了對周邊環(huán)境的影響，而且提高了機器人工作行程，節(jié)約了水資源。同時本發(fā)明還給出了清洗機器人的具體控制方法。
[0010]2.技術方案
[0011]為解決上述問題，本發(fā)明采用如下的技術方案。
[0012]—種高效墻面清洗機器人，包括機架、繩、上伸縮機構、上絲桿螺母副、上伸縮用電機、第一噴頭、第一導管、上儲水箱、第一清洗刷、第一減速器、第一減速用電機、第二噴頭、第二導管、第二清洗刷、第二減速器、第二減速用電機、第三噴頭、第三導管、下儲水箱、下伸縮機構、下絲桿螺母副、下伸縮用電機、收集板、收集箱、上滾輪、下滾輪、過濾板、潛水栗、潛水管，
[0013]所述的機架上設置有繩，所述的上伸縮機構固定在機架上，所述的上伸縮機構由伸縮桿和滾輪組成，滾輪壓于墻體上，伸縮桿的末端與上絲桿螺母副的螺母相連，所述的上絲桿螺母副的絲桿與上伸縮用電機相連，
[0014]所述的第一噴頭固連在機架上，所述的第一導管的一端與第一噴頭相連，另一端與上儲水箱相連，
[0015]所述的第一清洗刷通過軸承與機架相連，第一清洗刷的軸與第一減速器的輸出軸相連，所述的第一減速用電機輸出軸與第一減速器的輸入軸相連，
[0016]所述的第二噴頭固連在機架上，所述的第二導管的一端與第二噴頭相連，另一端與下儲水箱相連，
[0017]所述的第二清洗刷通過軸承與機架相連，第二清洗刷的軸與第二減速器的輸出軸相連，所述的第二減速用電機輸出軸與第二減速器的輸入軸相連，
[0018]所述的第三噴頭固連在機架上，所述的第三導管的一端與第三噴頭相連，另一端與下儲水箱相連，
[0019]所述的下伸縮機構固定在機架上，所述的下伸縮機構由伸縮桿和滾輪組成，滾輪壓于墻體上，伸縮桿的末端與下絲桿螺母副的螺母相連，所述的下絲桿螺母副的絲桿與下伸縮用電機相連，
[0020]所述的收集裝置由收集板、收集箱、上滾輪、下滾輪、過濾板、潛水栗、潛水管組成，收集裝置固連在機架的下端，所述的收集箱設有收集板，收集板與收集箱在結合處所構成的銳角為。，所述的收集板上設置有上滾輪，所述的收集箱上設置有下滾輪，所述的過濾板固定在收集箱的內壁上，并將收集箱分為上下兩腔，所述的潛水栗設置在收集箱的下腔，并與潛水管的一端相連，所述的潛水管的另一端與下儲水箱相連。
[0021 ]所述的第一減速器與第二減速器均為擺線針輪減速器。
[0022 ] 一種高效墻面清洗機器人的控制方法，涉及以下的控制過程:
[0023](1)工作模式的選擇:
[0024]當墻面僅有灰塵時，選用30_70Pa的水壓，選用邵氏硬度為50-70