一种用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机的制作方法

本实用新型涉及无人机技术领域，具体地说是一种用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机。

背景技术：

在如今的商业建筑、居民住房中，高层建筑越来越普遍，楼层很高，清洁玻璃窗或幕墙的难度越来越大，目前对高层建筑的玻璃窗外面的清洁办法主要还是依靠清洁工人搭乘吊篮或系安全绳的办法，利用简单的清洁工具来完成。这种清洁方式导致工人非常辛苦，不仅劳动强度大，费时费力，工作效率还很低，更主要是高空作业危险性极大，容易产生安全事故带来人员伤亡，我们时常看到这种高空作业工人意外坠落伤亡的新闻，令人悲痛。

经过网上搜索，目前市面上已经有了各种国内外品牌的擦窗机械人, 其中以国内的ECOVACS（中文：科沃斯）品牌销量最高。

这种擦窗机器人虽然能够替代人工擦拭清洁玻璃，但是，在使用过程中它依然要依赖人工将它放置到待清洁的窗户玻璃上，在将它放置到高空窗外玻璃表面上时，还是很危险的，所以它只能在室内使用；同时，这种擦窗机器人为了防止意外脱离玻璃窗而坠落摔坏，都连接了安全线，这样就束缚了它的作业半径，需要人工不间断地帮它转移工作区域。因此，它并不适用于清洁高层建筑的窗户外部。

技术实现要素：

为克服现有技术的缺陷，本实用新型全新设计了一种用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机，将无人机技术应用于擦窗机器人上，对机翼作了紧凑化设计，通过地面人员操作手机APP，将高空擦窗无人机安全准确地放置到高层建筑的玻璃窗上，进行擦窗清洁作业，不仅彻底杜绝高空擦窗的安全隐患，而且作业范围大、装置紧凑、机动性强，便于携带和操作，不易受损。

为了达到上述目的，本实用新型采取了以下技术方案：

一种用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机，包括机身，机身上固接有第一防撞圈、第二防撞圈、第三防撞圈和第四防撞圈，四个防撞圈形状大小材质完全相同，第一、二防撞圈、叠加相交连为一体、位于所述机身一侧，第三、四防撞圈、叠加相交连为一体、位于所述机身另一侧，第一防撞圈的下表面与第二防撞圈的上表面固定连接，第三防撞圈的下表面与第四防撞圈的上表面固定连接；第一、三防撞圈、关于机身中心对称，第二、四防撞圈、关于机身中心对称；

第一防撞圈的外壁固定有第一电动螺旋桨，第二防撞圈的外壁固定有第二电动螺旋桨，第三防撞圈的外壁固定有第三电动螺旋桨，第四防撞圈的外壁固定有第四电动螺旋桨，且第一电动螺旋桨位于第二防撞圈的圆心，第二电动螺旋桨位于第一防撞圈的圆心，第三电动螺旋桨位于第四防撞圈的圆心，第四电动螺旋桨位于第三防撞圈的圆心，四个电动螺旋桨形状大小结构完全相同，第一、二电动螺旋桨、的桨翼朝向相反，第三、四电动螺旋桨、的桨翼朝向相反，第一、三电动螺旋桨、关于机身中心对称，第二、四电动螺旋桨、关于机身中心对称；

折叠机构包括与防撞圈连为一体的活动铰接件、与机身连为一体的固定铰接件以及折叠锁止销钉，当四个电动螺旋桨完全展开后，折叠锁止销钉依次穿过固定铰接件上的定位孔和活动铰接件上的定位孔，使四个电动螺旋桨与机身连为一体；

机身的底部连接有转动机构，转动机构包括固定于机身的底部的转动限位座和与转动限位座铰接的转动杆，在转动杆的另一端固接有吸附擦窗装置；

机身的顶部设有旋转相机、电池模块、飞行控制模块、清洁控制模块、陀螺仪平衡模块和数据传输模块；旋转相机可度转动地设置在机身的顶部前端、用于实时采集图像；电池模块用于供电；飞行控制模块用于接收地面的手机发出的指令、并将飞行参数和旋转相机拍摄的画面通过数据传输模块传送给地面的手机，飞行控制模块中还设有重力加速度传感器、用于意外坠落时自动启动四个电动螺旋桨实现爬升；清洁控制模块用于接收地面的手机发出的指令、控制转动机构动作，清洁控制模块还储存有常规智能擦窗机器人的程序、用于自动控制吸附擦窗装置的吸附、行走和清洁动作；陀螺仪平衡模块用于在转动机构工作时或意外坠落后自动爬升时迅速保持整个无人机的重心稳定。

进一步地，第一防撞圈、第二防撞圈、第三防撞圈和第四防撞圈均采用轻质的弹性材料制成。

进一步地，第一电动螺旋桨的桨翼朝向为向下。

进一步地，吸附擦窗装置的底部设有两组行走履带、一个吸附圆盘和一个清洁软垫，两组行走履带对称地设置在吸附擦窗装置的底部两侧，吸附圆盘设在两组行走履带之间的中心位置，清洁软垫设在所述吸附擦窗装置的底部的前端。

进一步地，清洁软垫通过魔术扣或纽扣或拉链可拆卸地连接于吸附擦窗装置的底部。

进一步地，清洁软垫为海绵块或脂棉。

进一步地，清洁软垫上均布嵌设有多个“<”形的橡胶凸起。

进一步地，电池模块为可拆卸式，能够快速地拆装更换。

进一步地，折叠锁止销钉为吊环螺钉。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型提供一种用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机，将无人机技术应用于擦窗机器人上，作了轻量化、紧凑化设计，通过地面人员操作手机APP，将高空擦窗无人机安全准确地放置到高层建筑的玻璃窗上，进行擦窗清洁作业；

1、它避免了高空作业带来的人员伤亡，彻底杜绝了高空擦窗的安全隐患；

2、它省去了现有技术中电动螺旋桨与无人机机身之间的连接支架，不仅简化了结构、节省了材料、使得整个擦窗无人机设备重量减轻，而且体积缩小、提升了机动性，也便于携带；

3、设置的折叠机构，使电动螺旋桨既能可靠地工作，又能在收纳时进一步缩小体积，更加便于携带，也能降低转运过程中受损概率，同时折叠锁止销钉结构简单、操作便捷，收纳效率高。

4、对称设计的防撞圈与电动螺旋桨，以及设置的陀螺仪平衡模块，使得整个擦窗无人机设备的平衡性更好，不易意外坠落；

5、防撞圈既能起到电动螺旋桨的安装支架的作用，又能能保护电动螺旋桨不易受损；

6、它摒弃了功能单一、携带不便的专业遥控器，而采用手机APP控制模式的无线遥控，作业范围大，不受工作环境的束缚，且便于携带和操控；

7、它具有自我保护功能，不需要连接安全线来防摔，即使它碰撞到异物或意外高空坠落也不会摔下受损，使用寿命长。

8、清洁软垫为可拆卸的海绵块或脂棉，且在清洁软垫上均布嵌设有多个“<”形的橡胶凸起，既能有效刮除较大较硬的附着脏污物，又能吸附细小粉尘颗粒，擦窗清洁效果好。

附图说明

图1 为本实用新型实施例的用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机立体示意图一；

图2 为本实用新型实施例的用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机立体示意图二；

图3为图2的Ⅰ处的局部放大视图；

图4为本实用新型实施例的用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机工作状态图一；

图5为本实用新型实施例的用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机工作状态图二；

附图标记： 1机身、21第一防撞圈、22第二防撞圈、23第三防撞圈、24第四防撞圈、31第一电动螺旋桨、32第二电动螺旋桨、33第三电动螺旋桨、34第四电动螺旋桨、4转动机构、41转动限位座、42转动杆、5吸附擦窗装置、6旋转相机、7电池模块、8飞行控制模块、9清洁控制模块、10陀螺仪平衡模块、11数据传输模块、12手机、51行走履带、52吸附圆盘、53清洁软垫、27折叠机构、271活动铰接件、272固定铰接件、273折叠锁止销钉。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型作进一步说明：

如图1-3所示，一种用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机，包括机身1，机身1上固接有第一防撞圈21、第二防撞圈22、第三防撞圈23和第四防撞圈24，四个防撞圈形状大小材质完全相同，第一、二防撞圈21、22叠加相交连为一体、位于所述机身1一侧，第三、四防撞圈23、24叠加相交连为一体、位于所述机身1另一侧，第一防撞圈21的下表面与第二防撞圈22的上表面固定连接，第三防撞圈23的下表面与第四防撞圈24的上表面固定连接；第一、三防撞圈21、23关于机身1中心对称，第二、四防撞圈22、24关于机身1中心对称；

第一防撞圈21的外壁固定有第一电动螺旋桨31，第二防撞圈22的外壁固定有第二电动螺旋桨32，第三防撞圈23的外壁固定有第三电动螺旋桨33，第四防撞圈24的外壁固定有第四电动螺旋桨34，且第一电动螺旋桨31位于第二防撞圈22的圆心，第二电动螺旋桨32位于第一防撞圈21的圆心，第三电动螺旋桨33位于第四防撞圈24的圆心，第四电动螺旋桨34位于第三防撞圈23的圆心，四个电动螺旋桨形状大小结构完全相同，第一、二电动螺旋桨31、32的桨翼朝向相反，第三、四电动螺旋桨33、34的桨翼朝向相反，第一、三电动螺旋桨31、33关于机身1中心对称，第二、四电动螺旋桨32、34关于机身1中心对称；

折叠机构27包括与防撞圈连为一体的活动铰接件271、与机身1连为一体的固定铰接件272以及折叠锁止销钉273，当四个电动螺旋桨完全展开后，折叠锁止销钉273依次穿过固定铰接件272上的定位孔和活动铰接件271上的定位孔，使四个电动螺旋桨与机身1连为一体；

机身1的底部连接有转动机构4，转动机构4包括固定于机身1的底部的转动限位座41和与转动限位座41铰接的转动杆42，在转动杆42的另一端固接有吸附擦窗装置5；

机身1的顶部设有旋转相机6、电池模块7、飞行控制模块8、清洁控制模块9、陀螺仪平衡模块10和数据传输模块11；旋转相机6可360度转动地设置在机身1的顶部前端、用于实时采集图像；电池模块7用于供电；飞行控制模块8用于接收地面的手机12发出的指令、并将飞行参数和旋转相机6拍摄的画面通过数据传输模块11传送给地面的手机12，飞行控制模块8中还设有重力加速度传感器、用于意外坠落时自动启动四个电动螺旋桨实现爬升；清洁控制模块9用于接收地面的手机12发出的指令、控制转动机构4动作，清洁控制模块9还储存有常规智能擦窗机器人的程序、用于自动控制吸附擦窗装置5的吸附、行走和清洁动作；陀螺仪平衡模块10用于在转动机构4工作时或意外坠落后自动爬升时迅速保持整个无人机的重心稳定。

如图3所示，在需要使用设备进行擦窗作业前，手动将四个电动螺旋桨向上翻转，再旋拧折叠锁止销钉273，使折叠锁止销钉273依次穿过固定铰接件272上的定位孔和活动铰接件271上的定位孔，使四个电动螺旋桨与机身1固定连为一体；当使用完毕，将该设备收纳时，反向旋拧折叠锁止销钉273，使折叠锁止销钉273退出活动铰接件271上的定位孔，再动将四个电动螺旋桨向下翻转，即可将四个电动螺旋桨完全折叠，进一步缩小了体积，更加便于携带，也能降低转运过程中受损概率，同时折叠锁止销钉结构简单、操作便捷，收纳效率高。

优选地，折叠锁止销钉273为吊环螺钉，这样既便于徒手旋拧，又方便拴系、不易丢失。

具体地，第一电动螺旋桨31的桨翼朝向为向下。

作为改进，第一防撞圈21、第二防撞圈22、第三防撞圈23和第四防撞圈24均采用轻质的弹性材料制成，使得整个擦窗无人机设备重量减少能耗，同时能在碰撞到障碍物后立即弹开，保护该用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机不会受损。

具体地，吸附擦窗装置5的底部设有两组行走履带51、一个吸附圆盘52和一个清洁软垫53，两组行走履带51对称地设置在吸附擦窗装置5的底部两侧，吸附圆盘52设在两组行走履带51之间的中心位置，清洁软垫53设在所述吸附擦窗装置5的底部的前端。

清洁软垫53使用一段时间后会变脏，继续用于擦窗，清洁效果会大大降低，作为优选方案，清洁软垫53通过魔术扣或纽扣或拉链可拆卸地连接于吸附擦窗装置5的底部，这样能够快捷方便更换。

为了提高清洁效果，清洁软垫53为海绵块或脂棉，在清洁软垫53上均布嵌设有多个“<”形的橡胶凸起，这些“<”形的橡胶凸起能够有效刮除较大较硬的附着脏污物。

本用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机借鉴“亿航”品牌 Ghost无人机，使用手机APP控制模式，具体工作原理如下：

（1）操作人员到达待清洁窗户的高层建筑的楼下地面处，将该用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机竖直放置在地面上，使吸附擦窗装置5的底部处于水平地面上；

（2）操作人员打开手机APP，与该用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机匹配上，实现通信状态，操控手机，使该用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机飞行至高层建筑上的待清洁窗户前，如图4所示，然后操控调整旋转相机6转动，并观察手机12上接收到的实时拍摄画面，根据实时拍摄画面微调该用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机所处的位置，待达到适合吸附擦窗装置5吸附的位置后，使该用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机保持悬停状态；

（3）地面操作人员操作手机，使转动机构4动作，使转动杆42相对于转动限位座41转动90度，再控制该用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机向窗户靠近，直到吸附擦窗装置5的清洁软垫53紧紧抵靠于窗户上，达到如图5所示的状态；

（4）操作人员操作手机，使吸附擦窗装置5开始工作，产生的真空负压通过吸附圆盘52将该用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机稳定可靠地吸附于窗户上，此时关闭四个电动螺旋桨，清洁控制模块9自动控制行走履带51按照既定的运动轨迹行走，清洁软垫53紧压在玻璃上移动，实现擦窗功能。

手机APP上会同步显示电池模块的剩余电量，待达到警戒值时，手机会自动提醒，这时候操作人员再控制该用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机返航，进行充电。

作为改进方案，电池模块7设计为可拆卸式，能够快速地拆装更换，这样可以备用多个电池模块7，待电池模块7更换完毕后，再按照上述步骤（1）—（4）进行重新的擦窗作业，这样就实现了不间断工作。

在上述作业过程中，当吸附擦窗装置5意外脱离玻璃窗表面时，飞行控制模块8中设置的重力加速度传感器会自动触发，用于坠落时自动启动电动螺旋桨，使该用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机迅速爬升，避免设备坠落受损。

本实用新型提供的一种用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机，将无人机技术应用于擦窗机器人上，作了轻量化、紧凑化设计，通过地面人员操作手机APP，将高空擦窗无人机安全准确地放置到高层建筑的玻璃窗上，进行擦窗清洁作业；

1、它避免了高空作业带来的人员伤亡，彻底杜绝了高空擦窗的安全隐患；

2、它省去了现有技术中电动螺旋桨与无人机机身之间的连接支架，不仅简化了结构、节省了材料、使得整个擦窗无人机设备重量减轻，而且体积缩小、提升了机动性，也便于携带；

3、设置的折叠机构，使电动螺旋桨既能可靠地工作，又能在收纳时进一步缩小体积，更加便于携带，也能降低转运过程中受损概率，同时折叠锁止销钉结构简单、操作便捷，收纳效率高。

4、对称设计的防撞圈与电动螺旋桨，以及设置的陀螺仪平衡模块，使得整个擦窗无人机设备的平衡性更好，不易意外坠落；

5、防撞圈既能起到电动螺旋桨的安装支架的作用，又能能保护电动螺旋桨不易受损；

6、它摒弃了功能单一、携带不便的专业遥控器，而采用手机APP控制模式的无线遥控，作业范围大，不受工作环境的束缚，且便于携带和操控；

7、它具有自我保护功能，不需要连接安全线来防摔，即使它碰撞到异物或意外高空坠落也不会摔下受损，使用寿命长。

8、清洁软垫为可拆卸的海绵块或脂棉，且在清洁软垫上均布嵌设有多个“<”形的橡胶凸起，既能有效刮除较大较硬的附着脏污物，又能吸附细小粉尘颗粒，擦窗清洁效果好。

综上所述，本实用新型公开的一种用于高层建筑的可折叠的擦窗无人机，包括机身及通过折叠机构与机身连接的第一、二、三、四防撞圈，第一、二防撞圈叠加相交连为一体、位于机身一侧，第三、四防撞圈叠加相交连为一体、位于机身另一侧；每个防撞圈外壁固定一个对应的电动螺旋桨，每个电动螺旋桨位于相邻防撞圈的圆心；折叠机构包括活动铰接件、固定铰接件以及折叠锁止销钉；机身底部设有转动机构、吸附擦窗装置；机身顶部设有旋转相机、电池模块、飞行控制模块、清洁控制模块、陀螺仪平衡模块和数据传输模块。它省去了电动螺旋桨与机身之间的连接支架，省材减重，折叠机构使其既能展开后可靠飞行，又能折合后缩小体积，便于携带和操作。

上述具体实施方式只是示例性的，是为了更好使本领域的技术人员能够理解和实施本实用新型，不能理解为是对本实用新型保护范围的限制。只要是基于本实用新型所揭示的精神所作的任何等同改变或修饰，均落入本实用新型的保护范围。