一种能跨越水平窗框障碍的玻璃幕墙清洗机器人的设计49一种黼跨越水平宦涯漳碍的玻璃摹墙清洗机器人的设计AGIass-curtainWaII-cleaIlingRobotwiththeAbilityofCrossingHorizontalWindowsFrames胡启宝钱志源赵严正(上海交通大学机器人研究所，上海200240)摘要：介绍了一种壁面适应性较强，能跨越水平窗框障碍的多吸盘吸附式玻璃壁面清洗机器人系统，并对其控制系统进行了研究。机器人在楼顶卷扬机的牵引作用下依靠自身重力沿壁面下滑完成清洗作业，通过多负压吸盘的交替吸附达到跨越水平窗框障碍的目的，并提出了理想密封系统的模型。关键词：清洗机器人多负压吸盘越障理想密封模型Abstract：A91羽s·curtainwall—cleaningrobotwiththeabilityofcmssingthehorizontal埘ndowsfhmeshasbeendevel叩ed．Andtheco呲rolsystemhasbeenstudied．WhentherobotsadheretothewallsuI{．ace，itcanslidedownalongthe8urf矗cebyawindlassonthef勺ofdependingoni￡sd咖g豫Vityf．orcewhilecleaning．Withthemotionoffoursuctioncupsbytums，therobotcancmssthefhmessuccessfuUy．AndtIleidealmodelofthesealingsystemhasaIsobeenproposedinthispaperKeywords：wall—cleaningrobotcmssingobstaclessuctioncupsidealsealmodelO引言采用玻璃幕墙作为外防护结构的高层建筑，因其采光性好、保温、防潮、实用美观等优点⋯，近年来我国大中城市日渐增多。传统的人工清洗方式既危险，效率又低且成本高。国内外已经研究了一些用于高楼玻璃幕墙清洗的爬壁机器人模型，但目前都还没有实用化。究其原因，机器人的越障能力、清洗工艺和效率等关键问题制约了清洗机器人的发展。爬壁机器人作为一种在极限环境下作业的自动化机械装置旧J，其主要特点是在垂直或倾斜壁面上运动，吸附、移动、清洗是其三大基本功能。实现吸附功能的方式主要有3种：负压吸附方式、磁吸附方式、推力附着方式。其中，负压吸附对壁面材料没有特殊要求"1，作为一种适用范围最广的壁面吸附方式，是通过真空发生装置，使吸盘内腔产生一定负压，机器人利用吸盘内外压差吸附在壁面。因此，针对现有清洗机技术上的不足，我们研制了一种能够跨越水平窗框类障碍的高楼玻璃幕墙清洗机器人，本文介绍了该清洗机器人系统并对其控制系统进行了研究。1清洗机器人系统清洗机器人系统由楼顶安全系统、机器人本体和地面遥控装置3部分组成，见图1。机器人本体在楼顶安全系统的牵引下，当吸盘吸附于壁面时，依靠自身重力下滑并同时完成清洗作业。本体结构示意图见图2，主要由负压吸附机构、密封机构、清洗机构、水循环回收机构、障碍检测机构及壁面刮洗机构组成。吸盘可相对于负压发生室伸出和缩回，并由其内部闸片控制与负压发生室间的气路通断。在风机运行时，吸盘通过两个滑动套筒与真空发生室连通气路，当内部闸片均开启时，吸盘分别在各自汽缸驱动下伸出，平整贴近玻璃壁面。此时，依靠密封机构，便在负压发生室及吸盘的封闭空间内产生负压，清洗机本体便在负压作用下吸附于玻璃壁面，从而使机器人本体在清洗刷高速旋转时获得垂直于壁面的吸附力。楼顶安全系统主要由卷扬机、钢丝绳、移动小车、固定轨道、支撑架、控制作者简介：胡启宝1982年生，安徽六安人，上海交通大学机器人研究所硕士研究生。研究方向为玻璃幕墙清洗机器人的设计。万方数据机电一体化MP^atronics2007年第3期1．楼顶安全系统；2．机器人本体；3．地面遥控装置；4．空压机图1机器人系统示意图柜组成，用来协调清洗机本体重力下滑移动，并完成升降、调速和安全保护作用。地面遥控装置主要由控制箱体、操作面板、无线通信模块及控制单元组成，通过无线监控的方式向清洗机本体、楼顶安全系统发出各种动作指令。2机器人本体设计以及吸附、清洗和越障功能实现机器人本体主要由多吸盘负压吸附机构、清洗装置和越障系统组成。吸附机构由2个电风机、4个单面开口的长方体吸盘、吸盘内通断气路的闸块、H型负压发生室及连接吸盘和发生室的滑动套筒组成。电风机运行时，由汽缸驱动打开闸块，经滑动套筒连通与发生室间的气路，吸盘平整贴近壁面形成封闭空间，依靠密封装置，吸盘内产生负压，机器...
