一种智能可视竖向表面清洁装置的制作方法

本发明涉及智能装备、机器人领域，特别是涉及一种智能可视竖向表面清洁装置。

背景技术

目前，竖向表面清洁工作以高层建筑的外墙清洁为典型代表，主要的工作难点在工作环境在高空，且需要不断的移动；其次的难点在于竖向表面外立面结构复杂，一般不是完全的竖直光滑表面，而且还存在窗台、结构件等凹凸部分。目前主要依赖于人工高空悬吊或高空载人吊篮的方式进行清洁作业。近年也有少量的真空吸附-行走型无人机械化清洁装备，以在竖向表面上通过真空吸附，自行行走的方式进行清洁的方式为代表，近两年也有大量的相关专利被公开；但分析上述的两种方式，都存在不可避免的缺陷:

1.人工高空清洁存在的问题

a)高空作业，危险系数高，跌落、撞壁事故时有发生；

b)作业效率低，无法连续作业；

c)人工成本越来越高。

2.真空吸附-行走型无人机械化清洁装备存在的问题:

a)无法跨越超出其吸盘直径的被清洁竖向面的凸起和凹下障碍，无法开展粗糙表面的清洁工作，适应面窄；

b)大量能源消耗于维持负压，移动缓慢，无法连续作业，单次工作时间短，效率低下；

c)当能源或负压系统故障时，清洁设备将掉下，存在安全隐患。

d)无法看到清洁工作情况，无法实现人工监视和紧急干预，完全依赖清洁设备的既定程序，无法应对开窗等异常情况；

e)施加了拉力于被清洁表面，可能会造成被清洁表面破损掉落。

为实现竖向表面清洁方法的安全性、高效性和实用性，必须解决以下问题：

(1)避免人员的高空悬吊；

(2)可监视清洁部分的工作情况，紧急状态下可人工干预；

(3)尽可能避免对被清洁表面的扰动，尤其避免向外的拉力；

(4)必须有足够高的清洁效率，并可以连续工作；

(5)能够处理竖直表面有突起的檐槛部分的阻碍和干扰；

(6)具有一定的通用性，可解决大多数竖向表面的清洁问题。

(7)当任何部分电源中断时，不应有设备掉落。

技术实现要素：

为了解决上述技术问题，本发明提供一种智能可视竖向表面清洁装置，包括工作吊篮、升降机、清洁机构、远程视频系统、控制系统、人机界面和安全绳；所述升降机由绞盘和吊架组成，所述远程视频系统包括视频监视器，工作吊篮上安装有清洁机构、视频监视器；工作吊篮通过吊绳与升降机相连；人机界面用于命令输入和显示，在人机界面上可显示工作吊篮、吊架的视频信号；通过人机界面上可控制吊篮升降、清洁装置的启停。

优选地，清洁机构通过一定长度的伸缩臂或带转轴的连杆安装在吊篮上，能够对距离吊绳水平距离小于200cm，距离吊架最高点竖直距离小于200m范围内的竖向表面进行清洁。

优选地，控制系统与工作机构之间通过通讯来进行控制和设备状态反馈功能

优选地，具有手动或程序控制绞盘启停以及运动方向、清洁机构到竖向面距离、以及清洁机构中各设备启停的功能。

优选地，升降机部分具有断电自锁功能，即断电后吊篮位置将保持。

优选地，在安全绳和吊篮之间通过防急坠的保护装置连接。

优选地，在吊篮或吊架上安装有视频监视器。

优选地，具有1条或以上的安全绳。

本发明智能可视竖向表面清洁装置，采用悬吊非固定式清洁方式，装置包括升降机、清洁机构、远程视频系统和控制系统，采用物联网、人工智能技术完成非人工高空悬吊及清洁/检测作业，即不需要通过人工高空悬吊完成竖向表面的清洁和检测工作，清洁机构与被清洁表面以不固定的方式完成清洁工作；本清洁装置采用高压液体的冲击力对被清洁表面进行清洁，并可辅助机械摩擦力增强清洁效果，本清洁装置不依赖强腐蚀性化学清洁剂，不对周边环境造成影响，同时，本清洁装置在清洁时可产生水雾，对周边环境有降尘降温作用。本清洁装置以非固定的方式，对被清洁表面不产生向外的拉力。本方法和装置在满足一定条件时，可采用智能化自动控制完成全部或部分清洁工作，当被清洁表面的形状比较复杂时，也可切换到人工控制(遥控)的方式完成局部的清洁工作。

本发明智能可视竖向表面清洁装置包括以下部分功能：

(1)通过物联网技术的应用，可远程监视和清洁系统采用智能设计，不需要人员高空悬吊；

(2)人工智能系统和操作人员都可视频远程监视清洁机构部分的工作状态及周边环境；

(3)人工智能系统和操作人员都可控制清洁系统的姿态和动作；

(4)人工智能系统和操作人员都可控制清洁系统的升降；

(5)可克服尺寸小于设计值的表面凸起障碍，顺利完成清洁工作；

(6)清洁系统可发射高压清洁液对被清洁表面进行浸润和清洁，并辅助物理摩擦进行进一步清洁；

(7)操作人员可紧急停止清洁作业，并自动或手动将清洁系统置于安全位置。

使用本发明清洁装置进行竖向表面清洁作业的优点：

1)安全性高：操作人员仅需要通过物联网技术远程监控智能设备完成清洗工作，不需要人员高空悬吊作业，杜绝了清洁人员因高空悬吊作业带来的异常坠落、撞击清洁面等危险和事故，大大改善了清洁人员的工作环境；

2)清洗效果好：本发明主要依靠高压液体的冲击力分离清洁表面的污渍，对被清洁表面不产生向外的拉力，最大程度地减少对被清洁表面的扰动，保障被清洁表面的稳定性和牢固性；

3)作业速度快：本发明可以极大地提升清洁效率，可达到传统人工清洁效率的5～10倍。

本发明采用先进的物联网和人工智能控制系统，尽可能地降低对人员数量、人员技术水平要求、人员劳动强度和危险性的同时，极大地提升了竖向表面清洁作业的效率，并增加水资源的利用效率。

附图说明

图1是本发明实施例的智能可视竖向表面清洁装置的系统组成框图。

图2是本发明实施例的智能可视竖向表面清洁装置的结构示意图。

图3是图2的a向视图。

各部件的标记如下：①控制系统；②升降机；③吊绳及安全绳；④吊篮；⑤清洁机构以及连接杆；⑥视频监视模块；⑦被清洗对象，如玻璃幕墙，楼宇外立面等；⑧清洁喷头以及清洁刷。

具体实施方式

下面结合附图详细介绍本发明技术方案。

如图1-3所示，本发明公开了一种智能可视竖向表面清洁装置:

a)包含工作吊篮、升降机(绞盘和吊架)、远程视频系统、控制系统、人机界面(命令输入和显示)部分和安全绳部分；

b)工作吊篮部分安装有清洁机构、监视器等；

c)吊篮部分通过吊绳与升降机相连；

d)在吊篮部分、吊架上安装有视频监视器；

e)在人机界面上可显示工作吊篮、吊架的视频信号；

f)通过人机界面上可控制吊篮升降、清洁装置的启停；

g)具有1条或以上的安全绳。

清洁机构通过一定长度的伸缩臂或带转轴的连杆安装在吊篮上，能够对距离吊绳水平距离小于200cm，距离吊架最高点竖直距离小于200m范围内的竖向表面进行清洁。

控制系统与工作机构之间通过通讯来进行控制和设备状态反馈功能。

具有手动(或程序)控制绞盘启停以及运动方向、清洁机构到竖向面距离、以及清洁机构中各设备启停的功能。

升降机部分具有断电自锁功能，即断电后吊篮位置将保持。

在安全绳和吊篮之间通过防急坠的保护装置连接。

当开展竖向表面的清洁作业时，按照以下步骤开展工作：

第1步，首先将控制单元1；升降机2；吊绳3、安全绳、水管运输至竖向表面的顶部平台，并进行组装固定；

第2步，将吊绳3、安全绳、电缆、水管通过升降机2的导向滑轮逐步下放至竖向表面下端；

第3步，将吊篮4运至起重单元正下方，并连接吊绳、安全绳、电缆、水管部分；

第4步，在顶部平台连接好电缆、水管；

第5步，在竖向表面下端试验吊篮4的上下控制、清洁机构5的运动控制、视频监视系统的调试，以及水电的供给、切断控制，检验清洁液供给装置的控制，调试好出口压力；

第6步，控制连接杆的打开角度或伸缩臂的伸出长度将清洁机构5的收至吊篮4内，将清洁机构起吊至竖向表面顶端；

第7步，通过手动或程序控制连接杆的打开角度或伸缩臂的伸出长度将清洁机构5伸出吊篮4，将清洁机构与被清洁表面保持有效的距离；

第8步，启动清洁机构5的清洁液喷射装置，润湿并依靠清洁液的溶解和高压冲刷待清洁的竖向表面，并可辅助清洁机构的刷洗、擦洗装置达到清洁目的，同时控制吊篮4带动清洁机构匀速向下运动至底端；

第9步，当通过监视模块发现清洗中途遇到障碍物(如突出的窗台、开启的窗户等)时(清洁机构能自动跨越一定范围内的突起障碍物)，可暂停清洁机构的向下运动，并通过智能程序或手动控制调节清洁机构和吊篮之间的连杆的打开角度或伸缩臂的伸出距离，将清洁头部分至清洁机构内，待越过障碍物时，再将清洁机构伸出设定的姿态，并继续向下运动；当吊篮与被清洁表面的水平距离发生变化时，清洁机构可在一定的范围内自行调整连杆的打开角度或伸缩臂的伸出距离,保证清洁头部分与被清洁表面的接触。

第10步，当清洁机构4运动至待清洁竖向表面底端时，便完成了一个清洁循环，通过清洁头的高压清洁液的溶解和冲刷，完成了清洁头部分扫过表面的清洁作业(型式设计按1.6～2米的幅度步进)。

第11步，将升降机2移至下一个清洁循环的位置，清洁机构4移至升降机正下方；

第12步，重复第6步至第11步，直至清洁头部分扫过所有的待清洁表面，完成所有清洁工作。

第13步，收尾工作，按第3步、第2步、第1步工作的逆向操作，完成系统的拆卸和还原。

经过调查和估算，在理想情况下，人工清扫的效率大概在每小时(50～80)平方/人，每天(500-800)平方/人；现有小型擦窗机的效率在每小时(20-30)平米，每天100平方(不能连续工作)；而使用本发明，理论清洁速度可以达到300平方/小时以上。

整个过程对待清洁表面不产生外向拉力；清洁过程采用非人员高空悬吊，并且可以适应被清洁表面粗糙和有凸出障碍物的难题。

本发明智能可视竖向表面清洁装置包括以下部分功能：

通过物联网技术和智能技术的应用，可远程监视和操控清洁装置，不需要人员高空悬吊；

操作人员都可视频远程监视清洁机构部分的工作状态及周边环境；

人工智能系统和操作人员都可控制清洁系统的姿态和动作；

人工智能系统和操作人员都可控制清洁系统的升降；

可克服尺寸小于设计值的表面凸起障碍，顺利完成清洁工作；

清洁系统可发射高压清洁液对被清洁表面进行浸润和清洁，并辅助物理摩擦进行进一步清洁；

人工智能系统和操作人员都可紧急停止清洁作业，并自动或手动将清洁系统置于安全位置。

最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。