盧威斌 楊家輝 方艷欣 崔昊

摘 要： 擦窗戶玻璃這項(xiàng)工作對(duì)于高空用戶以及老人家來(lái)說(shuō)是一件困難且危險(xiǎn)的事情，隨著建筑樓房的高度增加，人工進(jìn)行擦窗已經(jīng)不能滿足需求。擦窗機(jī)器人的出現(xiàn)是一種高效率且讓工作人員的安全性大大提高的發(fā)明。本文將對(duì)擦窗機(jī)器人的現(xiàn)狀與應(yīng)用進(jìn)行分析。

關(guān)鍵詞： 擦窗；人工擦窗；擦窗機(jī)器人；現(xiàn)狀與應(yīng)用

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1 擦窗機(jī)器人的背景：

高空擦窗一直都是一種十分危險(xiǎn)的工作，經(jīng)常都可以在新聞上看到關(guān)于擦窗而引發(fā)的事故，人類的建筑水平在提高，樓層高度也在提高。許多城市為了市容市貌，規(guī)定城市大樓每隔一定時(shí)間都得進(jìn)行窗戶清理，這個(gè)時(shí)候的人工擦窗已經(jīng)不能完全滿足需求了。于是乎人們?cè)谒伎?，是否可以研究發(fā)明一種擦窗機(jī)器人來(lái)代替人類，安全且高效率的完成擦窗工作？隨著現(xiàn)代機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展，擦窗機(jī)器人開始出現(xiàn)在大眾眼前，人們甚至研究出了形色各異的擦窗機(jī)器人。

擦窗機(jī)器人，又稱自動(dòng)擦窗機(jī)、擦玻璃機(jī)器人、智能擦窗器、智能窗戶清潔器等，是智能家用電器的一種。它能憑借自身底部的真空泵或者風(fēng)機(jī)裝置，牢牢地吸附在玻璃上，然后借助一定的人工智能，自動(dòng)探測(cè)窗戶的邊角距離、規(guī)劃擦窗路徑。擦窗機(jī)器人一般會(huì)利用自身吸附在玻璃上的力度來(lái)帶動(dòng)機(jī)身底部的抹布擦掉玻璃上的臟污。擦窗機(jī)器人的出現(xiàn)，很好的解決了高空擦窗以及擦外窗時(shí)需要考慮的安全問(wèn)題，并且擦窗機(jī)器人有著一定的人工智能，能在不知疲倦的完成枯燥擦窗工作的同時(shí)，還可以保持工作完成的高效率及高精度。自動(dòng)擦窗機(jī)器人是面向普通家庭和辦公室的，為其提供電動(dòng)擦窗器，主要擦拭平開窗。擦窗機(jī)器人的優(yōu)點(diǎn)主要是能夠自行擦拭玻璃的外側(cè)，不需要人站在窗臺(tái)上擦拭，保證了人的安全；同時(shí)該擦窗器不需要人的操縱，減少了人的體力勞動(dòng)，其能夠自行擦完整塊玻璃，方便易操作，其價(jià)格便宜。自動(dòng)擦窗機(jī)器人正是在這種背景下應(yīng)運(yùn)而生。

2 擦窗機(jī)器人的現(xiàn)狀分析：

擦窗機(jī)器人其實(shí)也可以歸屬于家電產(chǎn)品的一種，與掃地機(jī)器人的原理大概相同，也是一種帶電，依靠電能驅(qū)動(dòng)的機(jī)器人。如今大部分的擦窗機(jī)器人形狀以方形為主，并且工作時(shí)需要連接電源使用，而電線的長(zhǎng)度是可以調(diào)節(jié)的，根據(jù)實(shí)際工作情況來(lái)調(diào)節(jié)電源線的長(zhǎng)度。雖然內(nèi)部也帶有電池，但由于技術(shù)限制，電池一般應(yīng)用于某些突發(fā)情況，無(wú)法完全依靠電池驅(qū)動(dòng)完成整個(gè)工作。擦窗機(jī)器人界面設(shè)計(jì)的比較簡(jiǎn)單，多為一鍵式控制面板外加單手操作設(shè)計(jì)，另配有遙控，其遙控信號(hào)可以穿透玻璃不受阻礙。擦窗機(jī)器人如今大致有兩種吸附方式，一類是真空吸盤，還有一類是風(fēng)機(jī)吸附。北京航天航空大學(xué)機(jī)器人研究所提出過(guò)一種提出了一種面向工程應(yīng)用應(yīng)用的分段比例控制方法，應(yīng)用于氣動(dòng)脈寬調(diào)制高速開關(guān)閥控氣缸位置伺服系統(tǒng)，使得機(jī)器人運(yùn)動(dòng)性能得到了明顯改善，有實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。在現(xiàn)代科學(xué)的發(fā)展下，慢慢出現(xiàn)了各種越來(lái)越靈巧的擦窗機(jī)器人，在擦窗機(jī)器人的形狀與體積進(jìn)行改進(jìn)，并且增加了其的智能化，促進(jìn)擦窗機(jī)器人在工作中的靈巧與智能性。在真空吸盤型機(jī)器人中，單個(gè)吸盤有著許多不足，所以出現(xiàn)了多個(gè)吸盤的機(jī)器人。人工智能在擦窗機(jī)器人中的應(yīng)用使得它開始減少了對(duì)人類操控的需求，例如視覺(jué)圖像的應(yīng)用。它可以自動(dòng)檢測(cè)臟污，自動(dòng)清理，這就需要傳感器技術(shù)的支持。最先研發(fā)出這個(gè)產(chǎn)品的是科沃斯機(jī)器人，大概時(shí)間在2011年。

現(xiàn)如今人們對(duì)于機(jī)器產(chǎn)品的要求越來(lái)越高，開始慢慢重視擦窗機(jī)器人低噪音性能，人們認(rèn)為它工作時(shí)的噪音會(huì)影響日常的交流與工作。這是由空氣泵工作產(chǎn)生的，空氣泵的作用是抽出空氣形成真空狀態(tài)讓自動(dòng)擦窗機(jī)器人吸在玻璃上的，這是現(xiàn)有的自動(dòng)擦窗機(jī)器人的硬傷，也是我們改進(jìn)的方向。還有就是擦窗機(jī)器人的電線連接有著很大的不方便，最好是能有著可靠并且持久的內(nèi)部電池，增強(qiáng)了它的靈活性。隨著人們的生活質(zhì)量要求的提高，總的來(lái)說(shuō)，高效率設(shè)計(jì)、智能化設(shè)計(jì)、易操作設(shè)計(jì)、美觀的外形的設(shè)計(jì)是未來(lái)的自動(dòng)擦窗機(jī)器人主流設(shè)計(jì)。

3 擦窗機(jī)器人的應(yīng)用：

擦窗機(jī)器人在人們的需求下出現(xiàn)，它的智能性、安全性、高效率性及價(jià)格能接受的特點(diǎn)，開始在很多方面投入應(yīng)用，開始大大的解放勞動(dòng)力。

（1）擦窗機(jī)器人運(yùn)用在城市高樓清潔：大城市為了市容市貌，常常需要對(duì)高樓外窗進(jìn)行清理。人工的效率是很難比得上機(jī)器人，并且安全措施并不能完全保證安全。所以說(shuō)，擦窗機(jī)器人在這方面的運(yùn)用是十分重要的。

（2）擦窗機(jī)器人作為家電產(chǎn)品的應(yīng)用：家庭電器產(chǎn)品的發(fā)展下，洗衣機(jī)、自動(dòng)掃地機(jī)器人已經(jīng)不能完全滿足需求。擦窗機(jī)器人開始走入家庭，在打掃工作中減少人工的參與，并且操縱簡(jiǎn)單。而且有些老人的身體問(wèn)題，擦窗工作已經(jīng)是十分危險(xiǎn)的。

4 總結(jié)：

擦窗機(jī)器人是近代自動(dòng)化控制科學(xué)發(fā)展而出現(xiàn)的一種技術(shù)，它涵蓋了機(jī)械學(xué)科，力學(xué)，傳感器技術(shù)，單片機(jī)技術(shù)，真空吸附（或風(fēng)機(jī)吸附），計(jì)算機(jī)科學(xué)等一系列知識(shí)的總和。它的好處是在于，只要我們輸入一個(gè)正確的工作程序的編程代碼，就可以按照我們的要求去不知疲憊的工作，擦窗機(jī)器人作為機(jī)器人的一種，其自身的人工智能和適應(yīng)性也在工作中不斷提現(xiàn)。我們完全有理由相信在未來(lái)，擦窗機(jī)器人的各方面性能將不斷提升，開始隨處可見。

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