李 波 謝 箭 黃渝淞 吳 勇 曾 琳

重慶工程學(xué)院 重慶 400056

【關(guān)鍵字】大氣壓強(qiáng)；自動(dòng)爬行；吸附玻璃；高效清潔

1 玻璃幕墻清潔機(jī)器的研究背景

在建筑中最大的特點(diǎn)是將美學(xué)、建筑功能、建筑節(jié)能、建筑結(jié)構(gòu)等各個(gè)因素結(jié)合起來，從不同角度呈現(xiàn)出不同的色調(diào)，隨自然光線變換，給人一種自然美，讓建筑與生活融合。而玻璃幕墻是當(dāng)代一種新型的墻體，它能能夠有效的讓建筑室內(nèi)大面積感受自然氣息，但是同時(shí)也存在著一些局限性，玻璃幕墻作為一種戶外的墻體，常年會(huì)堆積空氣中的粉塵，大大的降低了玻璃幕墻美觀。

無論是大面積還是小面積很讓人苦惱的就是室外的玻璃清潔問題，當(dāng)前，大多數(shù)玻璃幕墻都是采用人工清潔的方式，通過雇傭家政保潔公司存在成本高、有一定安全風(fēng)險(xiǎn)、清潔效率一般等問題?；诖髿鈮簭?qiáng)原理的玻璃幕墻清潔機(jī)通過吸附玻璃墻上，自動(dòng)行走清潔玻璃，完全代替人工，節(jié)約了成本，避免了人員的安全隱患。

2 功能實(shí)現(xiàn)及原理

機(jī)器采用大氣壓強(qiáng)的原理能吸附于玻璃墻面上，利用感知原理和光的折射、反射原理使產(chǎn)品能夠在清潔過程中自動(dòng)避開障礙物，基于光信號(hào)與電信號(hào)的轉(zhuǎn)換原理將信號(hào)傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)再將信號(hào)傳輸給驅(qū)動(dòng)模塊，驅(qū)動(dòng)模塊再將信號(hào)傳輸給電機(jī)，電機(jī)通過電能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能原理和電磁場(chǎng)原理帶動(dòng)輪子轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到產(chǎn)品能自動(dòng)爬行的效果。結(jié)構(gòu)圖如圖1所示。

圖1 基于大氣壓強(qiáng)原理的玻璃幕墻清潔機(jī)結(jié)構(gòu)圖

3 吸附玻璃原理

根據(jù)物理學(xué)中大氣壓強(qiáng)原理，利用清潔機(jī)底部的真空吸附裝置，強(qiáng)有力的吸附在玻璃上，吸附之前，清潔機(jī)里外大氣壓是相等的，啟動(dòng)吸附裝置后，吸附裝置與玻璃緊貼一起，里外的大氣壓不同，從而產(chǎn)生了氣壓差，達(dá)到吸附玻璃功能。

真空吸附裝置帶動(dòng)清潔裝置完成對(duì)玻璃進(jìn)行清潔，清潔機(jī)前后左右四個(gè)方向的紅外傳感器檢測(cè)是否有障礙物，完成自動(dòng)避障功能，驅(qū)動(dòng)電機(jī)銜接爬行裝置使清潔機(jī)完成自動(dòng)行駛功能。實(shí)物模型如圖2所示。

圖2 基于大氣壓強(qiáng)原理的玻璃幕墻清潔機(jī)實(shí)物圖

4 實(shí)現(xiàn)自動(dòng)爬行功能

采用真空吸附裝置達(dá)到吸附玻璃墻面，電機(jī)裝置同時(shí)又進(jìn)行自動(dòng)爬行功能，我們?cè)谠O(shè)計(jì)清潔機(jī)的兩邊分別安裝1個(gè)旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動(dòng)電機(jī)，紅外傳感通過轉(zhuǎn)換電路變成電信號(hào)輸出傳送給單片機(jī)，通過單片內(nèi)部程序的處理運(yùn)算后，將信號(hào)發(fā)送給振幅器，通過PWM調(diào)制信號(hào)經(jīng)過單片機(jī)處理，發(fā)送信號(hào)到驅(qū)動(dòng)電機(jī)使機(jī)器正反轉(zhuǎn)控制，電機(jī)帶動(dòng)清潔裝置和輪子順時(shí)針與逆時(shí)針的轉(zhuǎn)動(dòng)，從而到達(dá)自動(dòng)爬行與轉(zhuǎn)彎功能。

5 未來展望

本項(xiàng)目是一個(gè)全新的概念，利用大氣壓強(qiáng)原理使機(jī)器吸附在玻璃墻面，驅(qū)動(dòng)電機(jī)以及紅外避障功能使機(jī)器進(jìn)行全自動(dòng)拋光清潔，不僅體積小、而且方便使用，用它取代傳統(tǒng)的人工手柄清潔內(nèi)外玻璃墻面，不但提高工作效率，而且還適用于不同高度的內(nèi)外玻璃墻面清潔，產(chǎn)品具有吸附裝置、爬行裝置、避障裝置，它將會(huì)給玻璃表面清潔技術(shù)帶來質(zhì)的飛躍。