玻璃清洗机器人国内外发展现状

图 １ 图 ２
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科学工作 ◎
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图 ３
图 ４
图 ８
图 ９
图 ５
图 ６
图 ７
阳龙 头企业 共同研发 出了一款玻璃 幕墙清洁机 器人 。该款智 能型 清洁机器人 安装在楼 体的特殊轨 道上 ，成为 了楼 体的一 个功 能部件 。该 机器人不 仅成本较低 ，结构简单 ，而且安全 性 高 。如 图 ３所 示 。
２０１６年 ，六 足攀 爬清 洗机器 人构思 被提 出 。该机 器人 采用 真空吸 附 ，六 足对称式结 构 。主体 结构包括机 身框架 、 机械 腿 、清 洗装置 。该机器 人整体结 构 中共包 含 １８个旋 转 关节 ，且各个关节均 由舵机控制 ，可 以实现机体 的灵活运动 。 该机 器人可以适应 圆弧面 、球面 、有框玻璃幕墙等多种环境 ， 并且可 以完成直线 行走 、平面 转弯 、清洗玻 璃及跨越 障碍 等 动作 ，行动灵活 。如 图 ４所示 。
该机 器人采用真空吸附 ，并用气压驱动 ，结构简单灵活 ， 并能够 实现 自主判别 ，但该 装置的运动有 很多 限制 ，且整体 刚性较差 。
２００９年 ， 姬 国 钊 等 人 研 制 成 功 一 款 真 空 吸 盘 式 爬 壁 清 洗 机 器 人 。 这 款 机 器 人 主 体 尺 寸 为 ４００ｍｍ ×５００ｍｍ Ｘ １ＯＯｍｍ ，大 致 呈长方 体 。它 主要 由五
图 ７所示的是一款 壁面移动机 器人 ，它是 由日本研制的
最早 的壁面清洗机 器人之一 ，能够 完成玻璃清洗 工作 。机器 人主要 由两大部分 构成 ，本体部 分和室内外支援装置 。本体 部分主 要 由气缸构 成 ，包括一个能够 纵向行走的气缸和 两个 可 以横 向行走的气 缸 。在气缸的尾 部装有能够升 降的吸盘 ， 清洗装置位于横向气缸的尾部 。室 内的装置主要包括 四部分 ， 分别是主 控计算机 、水 管和气管收放 装置 、电缆 以及 水泵 。 室外支援 装置包括两部 分 ，分别是拖拽管 线以及用于安放 机 器人安全绳 的可移动平 台。机 器人擦洗玻璃 时会按照从左到 右 、从上到下 的顺序进行 。该机 器人能够在清 洗玻璃的过程 中纵 向越过 障碍物 ，但是不 能够 进行横 向越 障 。这款机器人 集移动功能和 清洗功能于一 体 ，它的结构 十分紧凑 ，重量 比 较轻 ，便于携带 和使用 。
２０１５年 ，远 大集 团 、新松公 司 、梵天 工业设 计三 家沈
玻 璃清 洗机 器 人的 国 内研究现 状
香 港城市大学 开发研制 了一款全 自动 的爬 壁机器人 ，如 图 １所示 。这款机器人的框架为十字形 ，其整体系统包含本体 、 供应 车 、控 制机 及控制 机 四部分 。该 机器 人重 ３０ｋｇ，本体 尺寸为 １２２０ｍｍ ×１３４０ｒ ａｍ Ｘ ３７０ｍｍ，具有清洗 、越 障和 校正方 向功能 。机 器人的本体 部分包含摆动 气缸形成的腰 关 节 ，具 有校正方 向误差 ，防止方向误差累积 等功能 。机 器人 通过气缸 的伸缩 来控制其 腿部 的抬起 口落 下 ，从而使腿 部跨 过 障碍 物 ，实现 越障功能 。在 机器入水平 气缸的两端 装有清 洗装置 ，可 以在机器 人行 走过 程中完成清洗工作 。
◎科学工作
中国科技信患２Ｏ１ ７年第１ ０期－ＣＨＩＮＡ ＳＣＩＥＮＣＥ ＡＮＤ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ Ｍａｙ．２０１ ７
影 响 力
可替代度
面进行研
真实度
随着人 口的增长 ，住房 面积 日趋紧 张 ，高楼大厦迅速 崛 起 ，这 也带来 了繁重的清 洗工作 。传统 的清洗方式是 “一 人 一 绳 式 ”，即清 洗工人坐在 由吊绳牵 引的悬 挂坐板上 ，利 用 手 中的抹 布 、毛头 、刮水 刀、铲刀等清洁工具完成清洁工作 。 这种 低效 ，高 危性的清洗 方式越来越 不能满足社会 的需求 。 随着人们生 活水平的 提高 ，对社会和 谐发展各项指 标提高 ， 及 近代集成 化 、机械化 、自动化的发展 人们更希望 有一种专 用机 器人代 替人工高效 完成玻璃清洗 任务 。我 国机器 人的研 制较晚 ，至 １９７５年 在北京举 办的 日本科 技博览会 上由川崎 重工展示的一款工业机器人才 引起 国内机器人的发展浪潮 。
玻 璃清 洗机 器 人的 国外 研究 现状
１９７８年 ，一台名 为 Ｗａｌｋｅｒｓ的壁面机 器人问世 ，它的 产生 为玻 璃清洗机器人的设计提供了思路 。
如图 ５所示 ，该 机器人 的吸附方式 为单 吸盘吸附 ，采用 真 空吸附 ，机 器人的行走 机构 由两 个行走滚子 构成 ，这两个 滚子 的排布位置 为上下排 布 。但如果机 器人行走 的轨道上存 在着 裂缝 ，其产 生的负压将 会难 以维 持机器 人的正常吸 附。 ￣１：５１－，关西 电力株式社所还 研究 出了另一种履带 式的壁面移 动机 器人 ，该机 器人为真 空吸附 ，行 走方式 为履 带式行走 。 机器 人的履带底 部排布着 吸盘 ，通过履带 和吸盘 ＥｌＯ，ｉｍｇ合 ，可 以控制机 器人直线 行走或者转 换方 向 。但 这台机器 人仍然存 在一些 缺点 ，这款 机器人不能 够跨越 障碍物 ，不能够 连续对 多块玻璃进行清洗 。如 图 ６所 示 。
部分构 成 ，分别是 吸附系统 、传动系统 、清洁系统 、真 空泵 和控制 系统 。其中吸附 系统 位于机架上 ，清洁 系统安装 在机 架后端 ，真 空泵安置在地 面上 。这款机器 双侧装有 多吸盘履 带 ，可 以牢牢吸附在玻璃 上 ，并且可 以在 玻璃上 自由行走 ， 并通过机架后端的清洗系统完成清洗工作 ，如图 ２所示 。
１９８６年 ， 美 国 国 际 机 器 人 公 司 研 制 出 一 款 名 为 ＳＫＹＷ ＡＳＨＥＲ 的 机 器 人 ，主 要 用 于 清 洗 摩 天 大 楼 的 玻 璃 。 １ ９来自百度文库０年 ，俄罗 斯机械科 学研究 院成功研 制 了一 种用于 清洗 作 业的单吸盘爬壁 机器人 。另外 ，德 国汉萨航空公 司委托普 茨 迈斯 特公司等用 了将 近 ５年的时间 ，成功研制 除了一款专 门用 于 清 洗 飞 机 的机 器 人 — — “清 洗 巨人 ” ，如 图 ８所 示 。