专利名称：高层外墙面清洁装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及外墙壁清洗，尤其涉及高层外墙面清洁装置。 技术背景
在如今的清洗行业中，清洗机械装置已越来越多地用来取代人工从事条件恶劣、 劳.动强度大、缺乏安全保障的外墙壁清洗工作，比如随着机器入技术的发展，出现了 各种各样的高层外墙面清洁装置，这为解决高层建筑外墙、玻璃幕墙的清洗问题提供 了一个新的思路，现有的爬壁机器人清洗机械装置有多种类，但一般是吸附式的，容 易受到壁面材料和平整度的影响，存在吸盘漏气和承载能力差效率低等缺点，清洗效 率低，而且成本比较昂贵。 发明内容
本实用新型针对现有清洗机存在的缺陷，设计出一种更为先进的高层外墙面清洁 装置。
本实用新型所述的清洗装置整体釆用吊装式，其楼顶安全随动控制小车，用钢丝 绳吊装墙面上的清洗机构，其两者合作紧密智能，对清洁效果起到了良好的合作效果。
本实用新型由安全随动控制小车、清洁机构、控制电路组成，具体地说是通过以 下技术方案实现的(参见附图l、附图2)。
本实用新型所述的安全随动控制小车，小车体[2-l]下装两个前轮、两个后轮，两 个后轮上各装一个步进电机[2-5],固定在小车体车座后端上的两个支座，通过轴承座 支撑滚简[2-9]，滚筒轴安装有蜗轮蜗杆减速电机[2-2]，滚简轴的一边安装旋转电接 头[2-11〗、另一边安装旋转水接头[2-10];小车体的两侧边缘设有导轨[2-6]，支撑架 [2-4]架设在导轨上，支撑架[2-4]的前上边缘两边及中间设有三个定滑轮[2-3]，钢丝 绳U-l]绕在滚简[2-9]上，通过上边缘两边的两个定滑轮[2-3]连接到清洁机构，水管 和电线[l-2]也绕在滚简[2-9]上，通过中间的定滑轮[2-3]连接到清洁机构；小车体车 座的中间、垂直于滚简[2-9]方向的位置安装有电机[2-8],电机[2-8]通过丝杆[2-7〗 与支撑架[2-4]后下缘连接；在小车体车座侧边底部还安装有一颜色传感器；在滚筒 [2-9]上还安装一光电传感器。
本实用新型所述的安全随动控制小车后轮安装有两步进电机[2-5]，可利用两步进 电机差速实现转弯功能，而且通过步进电机[2-5]产生的脉冲与后轮的直径确定其前进 距离。滚简[2-9]釆用蜗轮蜗杆减速电机[2-2]驱动，通过两根钢丝绳[l-l]实现对清洁
机构的牵引和控制，并通过安装在钢丝绳上压力传感器[i-io]返回的数据，保证了清
洁机构的安全，而且还可以使清洁机构停留在空中任意位置。通过与丝杆[2-7]相连的 电机[2-8]及两根平行于丝杆方向的导轨[2-6]实现垂直于墙面方向的移动，从而调节 清洁机构与墙面的距离，并配合清洁机构上的平衡杆[1-15]和摄像头[1-12]传回的图 像，避开高层墙面障碍物。滚简[2-9]两端分别安装的旋转水接头[2-10]和旋转电接头 [2-11],其一端分别与水箱和电源相连，另一端分别与缠绕在滚简上的水管和电线[1-2]相连，从而实现水与电的顺利供应。
本实用新型所述的小车车座前端安装的光传感器能分辨不同颜色的物体所反射的 光强不同，只要在屋面沿作业路径贴上白色胶带，根据反射的光强不同，光传感器将 接收的不同光强信号发送给相应的控制电路，控制安全随动控制小车沿着白色胶带前 进。只要将白色胶带贴着与楼顶边沿平行，安全随动控制小车就能实现智能化地沿着 楼顶边沿前进。
本实用新犁还可以在滚简[2-9]上安装一光电传感器，在控制电路的控制下，通过 其显示屏[2-12]显示清洁机构下降的距离，还可以通过控制电疼输入清洗行程，清洗 机构慢速下降清洗，快速空程上升到顶后，由步进电机[2-5]驱动后轮，将安全随动控 制小车移动一清洗宽度后继续清洗。
安全随动控制小车通过两根钢丝绳[l-l]牵引清洁机构，在两根钢丝绳上还分别安
装有压力传感器[i-io]。
本实用新型所述的清洁机构框架内侧从上至下(如附图2所示)依次安装有刮板 [1-3]、上喷头[l-4]、滚简式海绵刷[1-ll]、滚简式毛刷[1-7]、下喷头[l-8]、污水 收集处理箱U-13]、滚简式海绵刷安装有直流电机[1-5]、滚筒式毛刷安装有直流电机 [l-9];框架外侧顶端安装有平衡杆[1-15](如附图3所示)，通过其中间长条槽与钢 丝绳[l-l]连接；框架外侧中间位置安装有两台风扇[1-6]，框架下端安装有摄像头 [1-12],框架四个角上各安装一压力传感器[1-14]。
本实用新型框架外侧顶端安装平衡杆[1-15],并在其中间设置为长条槽与钢丝绳 [l-l]连接，可以使得在清洗与楼顶檐边处于同一平面的墙面时，钢丝绳[1-l]可固定 在平衡杆U-15]中间长条槽的墙内一侧，当墙面相对楼顶檐边向内凹进时,钢丝绳[1-1] 可固定在平衡杆[1-15]中间长条槽的外侧。
本实用新型所述的清洁机构，其上下两端的内侧安装的喷头，分别实现对滚简式 毛刷和滚筒式海绵刷及墙面的清洗，在滚简式海绵刷上方安装的刮板[1-3]，对墙面的 水渍做最后处理。框架外侧中间位置安装的两台强力风扇[1-6]，通过旋转排风产生一 个反推力，使清洗机构与墙面之间形成一定的压力和平衡力，以起到良好的刷洗效果， 当清洁机构快速上升时，可暂时关闭风扇[l-6]和供水，让清洁机构与墙面脱离。在清 洁机构下面安装的污水回收处理箱[1-13]，防止污水洒落到墙面影响清洁效果，也实
现了水资源的回收再利用，安装在框架四个角上的压力传感器a-i4]当碰到障碍物时，
就会向控制系统返回信号，使整个系统实现制动，并发出警报声，直到按动继续开关 时，整个清洗过程才得以继续，如此就保证了整个清洗过程在安全情况下进行。
本实用新型所述的控制电路，微处理器CPU分别接收颜色传感器[4-1]、压力传感 器[1-10]、光电传感器[4-2]、按键[4-3]、无线控制模块[4-4]的信号，光电隔离电路 [M]将强电与弱电隔离开，微处理器CPU将接收到的信号进行处理后，经过光电隔离装 置[M]通过继电器1[4-5]、继电器2[4-6]控制变频器[4-10]，继而控制蜗轮蜗杆减速 电机[2-2];通过继电器3[4-7]、继电器4 [4-8]控制直流电机[l-5]、直流电机[1-9];通过继电器5[4-9]控制风扇[l-6];并直接控制步进电机[2-5]。控制电路的显示屏 [2-12]接收摄像头[1-12]的信号。
本实用新型的键盘可釆用3行2列的矩阵式，用于控制电机和开关；无线收发模 块的功能和键盘的功能完全一致;为了实现遇到特殊情况时信号能够得到及时的处理， 停止键直接接到微处理器的复位脚上，按下停止键后微处理器复位，使所有电器处于 不工作状态。
本实用新型设计的光电隔离电路[M],将微处理器与强电电路隔离开来，使微处理 器得到较好的保护。
'本实用新型的清洗装置在清洗完墙面之后，上升的速度可以比下降清洗的速度更 快，所以本实用新型的控制电路设计釆用了变频器，开始的时候设置好变频器的参数， 即可实现清洗装置下降和上升的速度的不同。
本实用新型在小车体车座侧边底部安装的颜色传感器与两个步进电机[2-5]协同 工作，可在屋顶边沿设定一条带颜色的线条，颜色传感器用于寻线，信号经微处理器 处理后，差速控制步进电机，实现清洗装置在清洗完一部分墙面之后能够按照预先设 定好的路线自动移动到下一个需要清洗的墙面，继续清洗。
本实用新型滚简[2-9]上安装的光电传感器[4-2]，可用于测量清洗机构的下降距 离，下降距离可以在控制器电路的显示屏[2-12]上显示。
本实用新型在两根钢丝绳上还分别安装的压力传感器[i-io],以防止清洗机构在
碰到障碍物时能够把信号传送给微处理器，由微处理器向传动装置发出相应的信号， 以'保证清洁机构的安全运行，同时还可以使清洁机构在空中任意位置停留，防止事故 发生。
为了使得操作人员在楼顶上能够更清楚的观察到清洗的整个过程，在清洗机构上 安装的摄像头[1-12],可以将图像直接传送到操作台上，整个清洗过程能够实行实时 监控。
本实用新型具有使用方便，移动速度快，结构简单，不受壁面材料和平整度的限 制，对于不同墙面(90。 ±10° )均具有较好适应性，清洗效率高(可达1200111711)、 价格便宜等优点。通过以上机构和装置的配合，实现了外墙壁清洁机器人清洗效率高、 低功率消耗、环保、低成本、安全系数髙和无线远距离操作等优点。釆用污水处理装 置，防止污水洒落到墙面影响清洗效果和施工形象，水资源节约量达到将近60%。
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'图1为本实用新型楼顶安全随动控制小车结构示意图。其中1-1为钢丝绳、l-2 为水管和电线、2-l为小车体、2-2为蜗轮蜗杆减速电机、2-3为定滑轮、2-4为支撑 架、2-5为步进电机、2-6为导轨2-7为丝杆、2-8为电机、2-9为滚简、2-10为旋转 水接头、2-ll为旋转电接头、2-12为显示屏。
图2为本实用新型的清洗机构结构示意图。其中l-l为钢丝绳、1-2为水管和电 线、l-3为刮板、l-4为上喷头、l-5为电机、1-6为风扇、l-7为滚简式毛刷、1-为下喷头、l-9为电机、l-ll为滚简式海绵刷、l-12为摄像头、l-13为污水收集处理 箱、l-"为压力传感器。
图3为本实用新型的清洗机构侧视示意图。其中l-3为刮板、l-4为上喷头、1-5 为电机、1-6为风扇、l-7为滚简式毛刷、l-8为下喷头、l-ll为滚简式海绵刷、1-12 为摄像头、1-13为污水收集处理箱、l-15为平衡杆。
图4为本实用新型控制电路电原理图。其中CPU为微处理器、M为光电隔离电路、 4-1为颜色传感器、l-10为压力传感器、4-2为光电传感器、4-3为按键、4-4为无线 控制模块、4-5为继电器1、 4-6为继电器2、 4-7为继电器3、 4-8为继电器4、 4-9 为继电器5、 4-IO变频器、2-2为蜗轮蜗杆减速电机、l-5为电机、l-6为风扇、2-5 为步进电机、2-12为显示屏、l-12为摄像头。
具体实施方式
本实用新型将通过以下实施例作进一步说明。
实施例。
附图l、 2、 3、 4为本实施例所示的结构图、原理图。
本实施例中安全随动控制小车的小车体2-l下装两个前轮、两个后轮，两个后轮 上各装一个步进电机2-5，固定在小车体车座后端上的两个支座，通过轴承座支撑滚 筒2-9，滚简轴安装有蜗轮蜗杆减速电机2-2,滚简轴的一端安装旋转电接头2-11、 另一端安装旋转水接头2-10;小车体的两侧边缘设有导轨2-6，文撑架2-4架设在导 轨上，支撑架2-4的前上边缘两边及中间设有三个定滑轮2-3，钢丝绳l-l绕在滚简 2-9上，通过上边缘两边的两个定滑轮2-3连接到清洁机构，水管和电线1-2也绕在 滚简2-9上，通过中间的定滑轮2-3连接到清洁机构；小车体车座的中间、垂直于滚 简2-9方向的位置安装有电机2-8，电机2-8通过丝杆2-7与支撑架2-4后下缘连接； 在小车体车座侧边底部还安装有一颜色传感器；在滚简2-9上还安装一光电传感器。
安全随动控制小车通过两根钢丝绳1-1牵引清洁机构，在两根钢丝绳上还分别安
装有压力传感器i-io。
本实用新型所述的清洁机构框架内侧从上至下依次安装有刮板1-3、上喷头1-4、 滚筒式海绵刷l-ll、滚简式毛刷l-7、下喷头l-8、污水收集处理箱1-13、滚筒式海 绵刷安装有直流电机1-5、滚简式毛刷安装有直流电机1-9;框架外侧顶端安装有平衡 杆1-15，通过其中间长条槽与钢丝绳l-l;框架外侧中间位置安装有两台风扇l-6， 框架下端安装有摄像头1-12,框架四个角上各安装一压力传感器1-14。
本实用新型框架外侧顶端安装平衡杆1-15，并在其中间设置为长条槽与钢丝绳 1-1连接，可以使得在清洗与楼顶檐边处于同一平面的墙面时，'钢丝绳1-1可固定在 平衡杆1-15中间长条槽的墙内一侧，当墙面相对楼顶檐边向内凹进时，钢丝绳l-l 可固定在平衡杆1-15中间长条槽的外侧。
本实用新型所述的控制电路，微处理器CPU分别接收颜色传感器4-1、压力传感 器1-10、光电传感器4-2、按键4-3、无线控制模块4-4的信号，光电隔离电路M将强电与弱电隔离开，微处理器CPU将接收到的信号进行处理后，经过光电隔离装置M通 过继电器1—乂继电器2^^f控制变频器4-10,继而控制蜗轮蜗杆减速电机2-2;通 过继电器3—7、继电器4—《控制直流电机1-5、直流电机l-9;通过继电器54-夕控 制风扇1-6;并直接控制步进电机2-5。显示屏2-12接收摄像头1-12的信号，并接收 微处理器CPU的控制。
本实施例的控制电路微处理器CPU采用STC89C52RC单片机。单片机供电电压是 5V，由380V电经380V/220V变压器转换成220V交流后，再经开关电源转换成24V直 流，最后经过7812和7805转换而来。其中220VAC电作为水泵、风扇和电机的电源， 24VDC作为直流电机的电源。
权利要求1、一种高层外墙面清洁装置，由安全随动控制小车、清洁机构、控制电路组成，其特征是所述的安全随动控制小车，小车体[2-1]下装两个前轮、两个后轮，两个后轮上各装一个步进电机[2-5]，固定在小车体车座后端上的两个支座，通过轴承座支撑滚筒[2-9]，滚筒轴安装有蜗轮蜗杆减速电机[2-2]，滚筒轴的一端安装旋转电接头[2-11]、另一端安装旋转水接头[2-10]；小车体的两侧边缘设有导轨[2-6]，支撑架[2-4]架设在导轨上，支撑架[2-4]的前上边缘两边及中间设有三个定滑轮[2-3]，钢丝绳[1-1]绕在滚筒[2-9]上，通过上边缘两边的两个定滑轮[2-3]连接到清洁机构，水管和电线[1-2]也绕在滚筒[2-9]上，通过中间的定滑轮[2-3]连接到清洁机构；小车体车座的中间、垂直于滚筒[2-9]方向的位置安装有电机[2-8]，电机[2-8]通过丝杆[2-7]与支撑架[2-4]后下缘连接；在小车体车座侧边底部还安装有一颜色传感器；在滚筒[2-9]上还安装一光电传感器；所述的清洁机构框架内侧从上至下依次安装有刮板[1-3]、上喷头[1-4]、滚筒式海绵刷[1-11]、滚筒式毛刷[1-7]、下喷头[1-8]、污水收集处理箱[1-13]、滚筒式海绵刷安装有直流电机[1-5]、滚筒式毛刷安装有直流电机[1-9]；框架外侧顶端安装有平衡杆[1-15]，通过其中间长条槽与钢丝绳[1-1]相连；框架外侧中间位置安装有两台风扇[1-6]，框架下端安装有摄像头[1-12]，框架四个角上各安装一压力传感器[1-14]；安全随动控制小车的两根钢丝绳[1-1]连接到清洁机构的平衡杆[1-15]，在两根钢丝绳上还分别安装有压力传感器[1-10]；所述的控制电路，微处理器CPU分别接收颜色传感器[4-1]、压力传感器[1-10]、光电传感器[4-2]、按键[4-3]、无线控制模块[4-4]的信号，强电与弱电电路之间设光电隔离电路[M]，微处理器CPU将接收到的信号进行处理后，经过光电隔离装置[M]通过继电器1[4-5]、继电器2[4-6]控制变频器[4-10]，继而控制蜗轮蜗杆减速电机[2-2]；通过继电器3[4-7]、继电器4[4-8]控制直流电机[1-5]、直流电机[1-9]；通过继电器5[4-9]控制风扇[1-6]；并直接控制步进电机[2-5]；控制电路的显示屏[2-12]接收摄像头[1-12]的信号。
专利摘要一种高层外墙面清洁装置，由安全随动控制小车、清洁机构、控制电路组成，安全随动控制小车后轮安装步进电机，滚筒由蜗轮蜗杆减速电机驱动，小车体支撑架通过丝杆调节伸缩；清洁机构采用刮板、滚筒式海绵刷、滚筒式毛刷清洗方式；连接小车与清洁机构的钢丝绳上设有压力传感器；控制电路强电与弱电电路之间设光电隔离电路[M]，由CPU接收信号处理后输出控制信号给各电机；本实用新型具有使用方便，移动速度快，结构简单，不受壁面材料和平整度的限制，对于不同墙面(90°±10°)均具有较好适应性，清洗效率高可达1200m<sup>2</sup>/h、价格便宜等优点。
文档编号A47L11/38GK201431424SQ200920142359
公开日2010年3月31日 申请日期2009年4月13日 优先权日2009年4月13日
发明者军 吴, 廖文国, 白新利, 罗丽萍, 勇 肖, 赵锡睿, 郭剑仁 申请人:南昌大学