王明宇 胡陽光 崔儷馨 于捷

摘要：針對目前高層建筑窗戶外部玻璃清洗困難的現(xiàn)狀，基于物理學，結(jié)合嵌入式系統(tǒng)、傳感器、無線通信等技術(shù)，研究了一種可控式擦窗機器人。構(gòu)建了高空吸附系統(tǒng)，擦洗玻璃系統(tǒng)，風干系統(tǒng)和除塵系統(tǒng)，實現(xiàn)玻璃的內(nèi)外部清洗，解決手工清洗的危險性，為智能家居提供了方便。

Abstract： In view of the current situation that it is difficult to clean the windows of high-rise buildings， based on physics， combined with embedded system， sensor， wireless communication and other technologies， a controllable window cleaning robot is studied. High altitude adsorption system， glass scrubbing system， air drying system and dust removal system are constructed to realize the internal and external cleaning of glass， solve the danger of manual cleaning， and provide convenience for smart home.

關(guān)鍵詞：可控式;機器人;智能家居

Key words： controllable;robot;smart home

0? 引言

在家庭大掃除中，最讓人頭疼的就是窗戶的外側(cè)玻璃的清潔。因為清潔高層玻璃的外側(cè)，具有一定危險性。也曾發(fā)生過致使人員傷亡的案例。目前一般家庭采用加長桿捆綁抹布的方式進行窗外清潔，該清潔方式并不能達到理想的效果，由于力臂過長力矩過小，離發(fā)力點較遠的抹布并沒有與玻璃發(fā)生較大摩擦，只能起到清潔浮灰的作用，并不能有效擦拭玻璃上殘留的污漬。

除家庭外，大多數(shù)企業(yè)的玻璃同樣“只攘內(nèi)不安外”的政策。部分企業(yè)定期雇傭?qū)I(yè)清潔人員在室外佩戴安全裝置的情況下從最高層逐層擦拭玻璃外側(cè)，這種方式，一方面增加了費用的支出，一方面該行為同樣具有一定危險程度，也不被大眾所接受。

1? 擦窗機器人的功能

現(xiàn)有的清潔設(shè)備存在清潔程度不高，工具容易掉落，操作危險性高等諸多問題。雇傭?qū)I(yè)團隊價格又相對昂貴。因此，筆者研制了一種新型可控性玻璃清潔機器人。該機器人利用涵道扇葉高空吸附在玻璃上，避免工具掉落的情況發(fā)生，利用紅外遙控裝置由人遙控機器人走向，可以做到頑固污漬反復(fù)擦拭，同時高速旋轉(zhuǎn)的涵道扇葉具備風干除塵功能，讓擦拭后的玻璃避免留下水滴，真正達到了清潔的目的。

2? 擦窗機器人的結(jié)構(gòu)

新型可控式擦窗機器人由高空吸附系統(tǒng)、可控移動系統(tǒng)和清潔系統(tǒng)三部分組成，結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示，具體結(jié)構(gòu)如圖2所示。

2.1 高空吸附系統(tǒng)

單片機通過四通道接收器接收遙控裝置發(fā)送的信號，將信號傳遞到電調(diào)和無刷電機上，繼而使涵道內(nèi)的扇葉高速轉(zhuǎn)動，使空氣迅速流動，從而使機器底部呈現(xiàn)接近真空的狀態(tài)，利用大氣壓強把機器人緊緊吸附在玻璃表面上。

2.2 移動系統(tǒng)

四鍵遙控器發(fā)出信號，單片機通過超再生固定碼接收模塊接收信號，從而組成四路無線發(fā)射接收電路，遙控器的四位數(shù)據(jù)碼對應(yīng)模塊的四路輸出。從而控制左右輪子分別正反轉(zhuǎn)，使整個吸附在玻璃上的機器人在玻璃上移動，其中產(chǎn)生的強大摩擦力可以有效為清潔系統(tǒng)利用。

2.3 清潔系統(tǒng)

新型可控式玻璃清潔機器人的清潔系統(tǒng)主要由海綿和涵道扇葉組成。涵道貫穿海綿中心位置，通過主板將壓力分攤給整塊海綿，從而使海綿與玻璃緊緊貼合在一起。移動裝置啟動后，海綿將隨整體一起移動，其對玻璃產(chǎn)生的摩擦力與海綿內(nèi)部的清潔劑將擦拭掉玻璃表面的污漬。涵道的扇葉在轉(zhuǎn)動時形成的空氣流動將玻璃上殘留的水分與灰塵一起排出。

此外，裝置整體還配備電池與降壓模塊，為機器提供良好的續(xù)航，解決電線的束縛。

3? 結(jié)語

新型可控式玻璃清潔機器人可用于窗戶玻璃內(nèi)側(cè)和外側(cè)的使用，該儀器小巧方便，性價比高?？沙潆娛奖苊饬藳]有電源的尷尬，利用較低的成本解決了日常生活中擦高空玻璃的危險和擦不干凈等問題。該設(shè)備同樣適用于企業(yè)高層玻璃的清潔，可以明顯地減少支出，并且可以隨時清潔。該設(shè)備實現(xiàn)了清潔和除塵的一體化。

參考文獻：

[1]唐敏.基于單片機紅外線遙控器的設(shè)計[J].科技信息，2011（09）.

[2]李開生.通用擦窗機器人控制系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)的研究和實現(xiàn)[D].北京工業(yè)大學，2001.

[3]劉榮，田林.影響負壓爬壁機器人性能的關(guān)鍵因素分析[J].北京航空航天大學學報，2009（05）.

[4]汪勇，李大寨，宗光華.高層建筑自動擦窗機控制系統(tǒng)的研制[J].機器人，2001（04）.

[5]汪家斌，李麗榮，陳詠華，陳陽，陳庚，陳金金.壁面移動機器人吸附方式的研究現(xiàn)狀與發(fā)展[J].機械，2012（01）.