探究智能外墙清洁器在现代建筑中的应用

摘 要：随着城市化进程的飞速发展，高层楼宇也日渐增多，与此同时，也面临着外墙污渍的清洁问题，现在高楼的外墙清洗，基本都是靠传统的用纤绳悬着清洁工人进行手工操作。本文以高空清洗作业的危险性的为接入点，以现代化人工智能化的外墙清洁器优势取代高空作业的人，通过对清洗器的基础设计，以爬壁设计、清洗系统设计和控制系统的设计提出清洗器设计的智能化，并提出智能外墙清洗器的应用于建筑外墙的灵活性和效率性。

关键词：智能；外墙；清洁器；现代建筑

0 引言

现在高楼的外墙清洗，基本都是靠传统的用纤绳悬着清洁工人进行手工操作。不但危险而且效率低，使之外墙清洗成为了人们关注的问题。长期接触清洗液还会对身体造成极大的伤害；更受到天气，时间的限制。虽然，随着自动化技术的应用，智能化、经济性、可靠性和实用性等取代人工清洗作业的智能清洗器成为当下所需。面对多的问题，为了让人从危险的高空作业中解放出来，减少气候环境、工作时间、高空危险等因素的限制，城市高层楼宇建设急需一款可靠有效的“自动化机器人”。

1 现代城市建筑的清洁现状

1.1现代城市建筑的主要特点

随着现代化城市发展的加快，城市发展中的高层建筑拔地而起，高层的建筑设计一方面，在设计创新上积极运用新结构、新技术以及新材料，发挥着现代化都市的美观性的装饰。另一方面，高层建筑的在大面积采用新材料和新技术的同时也面临着美化背后的自然侵蚀的污垢问题。高层建筑群在为城市形象铸就城市景观之时，环境中的自然风吹日晒及人们不良生活方式对城市环境的污染排放，加剧了建筑本身的污垢。

1.2 现代城市建筑的清洁现状

现阶段，城市发展中的摩天建筑群成为现代都市一道城市形象的景观，尤其是商业中心的建筑群多为高层建筑，建筑表面材料多以玻璃幕墙和钢、铝等材料为主的结构进行装饰，在采光性和实用美观性的背后，也反映出风吹日久后的清洗任务。玻璃幕墙面积在建筑的立面几十米到几百米之间，衔接处无任何可攀爬的支撑结构，在传统清洗建筑外墙时，通常采用人工作业，利用升降台或吊篮承载城市的“蜘蛛人”进行清洗。人在高空中一旦遇到气流就会失去平衡，因此，在这个过程中人常常伴随着危险发生，对此类工作环境，人身安全是受到相当大的威胁。为此，急需一种人工智能替代人的方式进行完成清洗作业，智能外墙清洁器就是在这样的背景下应运而生。

2 智能外墙清洁器的技术优势

2.1智能外墙清洁器研发背景

智能技术在随着人们生活水平的提高，也以一种新的生命力的服务方式进入到我们的生活中，随着人们对环境要求的提升和生活方式的改变，智能技术以灵活性和不断变化的应用条件在诸多领域中广泛应用。以智能外墙清洁功能为代表的智能化设计，在近些年中，应用于现代建筑的高层外墙的清洗方式不断改进和提高，其中以智能外墙清洁器以涉及清洁功能技术尤为突出。对于建筑外墙面的清洗以爬壁的智能化作业机器为主。智能外墙清洗器以实现全自动的清洗功能，在结构上采用以滑动密封负压吸附装置为附带式的驱动结构，以实现在建筑外墙体的曲面转折和超越障碍转换的功能。能够通过大面积的挤压吸盘吸附，模拟人的手进行擦涂方式作业，因此，在结构操作上比较简单，实用性很强等优势，并代替传统的人力清洗，致力于提高清洗自动化程度和作业效率。

2.2智能外墙清洗器的设计

清洗机器人的驱动机构的设计，该驱动机构设有可装设于楼顶并可受控横向位移的定位构件，通过绳索连接到清洗器上，以控制其上下方向的运动。在清洗器组具的设计上，以流线型旋转刷、制动机构和清水喷头等组合复件；吸墙辅助设备的设计，以利能够更有力的刷洗外墙。在技术水平上，智能外墙清洗机器人的研制涉及机械设计制造、液压技术，机械电子等领域相关理论的综合应用。在清洗的功能性上。智能外墙清洗器能够对玻璃外墙以及一般材质外墙的清洗工作，能够很好的控制其在清洗过程中的路径和速度的操控，效率以期达到人工的3-5倍。在操作性上，可以实现操作简单，通过简单的控制就可以让其达到人很难达到的地方代替人去清洗，并且小型化，让一般的家庭都能够使用这样的设备去进行对家庭外墙和窗户玻璃的清洗。因而，具有简单实用，经济实惠等特点。

2.3智能外墙清洗器的爬壁设计

智能外墙清洗器的爬壁以吸附为主要的核心技术体现，通过移动和吸附实现其建筑物外墙的清洗功能。因为建筑物外墙材料多为玻璃、外墙砖和外墙涂料，因而，在爬壁设计上采用真空吸附的吸盘设计。以十字结构确定清洗器的刚度，在机器的移动和越障时能够有利于变形的弹性范围，提高智能工作的安全性和效率性。

2.4智能外墙清洗器的清洗系统设计

智能外墙清洗器的清洗系统以滚刷为主要核心部件，滚刷以呢龙威主要材料，尼龙筒壁设有轴头，轴头筒壁外侧以猪的鬃毛进行固定尼龙壁的穿孔。在通过墙壁清洗通过清洗作业时，滚刷的材料及结构进行工作清洗，以采用传动齿形带转动，在传动过程中以同步传动齿带动凸齿与轮齿的齿合实现传递运动和清洗的动力。设计滚刷1、2、3，使滚刷通过自转回转和同步运动完成对建筑外墙体的清洗工作。整个清洗系统的设计只需要一个电动机，电机本身的重量低于人的标重，因此，在高空作业的清洗工作时实现了高效率和安全性。

2.5智能外墙清洗器的控制系统设计

智能外墙清洗器的控制系统设计以计算机控制方式的选择与功能模块进行设计。在系统功能设计以控制方法和控制系统组成。完成的系统控制以清洗系统、张力控制系统和载体系统进行设计。进行清洗系统时以电机运转实现液压顶起本体装置，自动供水、旋转滚刷和纠正移动方向。在张力控制下，实现轨道拉索张力增加货减少，以控制机构向上、向下移动实现其移动。于此同时，进行轨道的拉索运作，实现机器沿轨道行走或停止的命令，通过牵引拉索实现卷筒运转或停止。三个控制系统的部分都是各自独立运动和控制。实现了机器的平面运动控制、清洗动作控制以及张力平移控制。

3 智能清洗器在建筑外墙的应用影响

高层楼宇的清洗问题额这些年一直备受关注，在智能外墙清洗器作为一种高效、节能、安全的新型人工智能机器人，对改善清洗从业人员工作条件，避免事故发生有一定的影响意义。智能清洗器的设计以机器人的机构学、运动学、机械设计、编程设计以及产品设计等多学科的交叉领域共同研发，在应用于建筑外墙的清洗工作，实用于多种外墙材料和一定障碍下的不规则形状。其灵活度、清洗度、安全性和节能效率方面都大大提高了清洗作业的难度和危险度。

4 结论

智能外墙清洁器的设计是以现代化人工智能化的优势取代高空作业的人，通过对清洗器的基础设计，以爬壁设计、清洗系统设计和控制系统的设计提出清洗器设计的智能化，并提出智能外墙清洗器的应用于建筑外墙的灵活性和效率性。以设计简单、经济、实用的外墙清洗器，利用此产品代替传统的人力清洗，致力于提高清洗自动化程度和作业效率。因受到很多技术问题的制约，目前国内外对外墙清洗机器人的研制尚处在探索阶段，在现阶段，设计一款新型的智能外墙清洗器，将为高层建筑外墙清洗机械化和自动化进程做出有益的探索和尝试。此外，外墙清洗器的应用，可使保洁工人免于高空高强度作业的危险，从根本上杜绝吊篮载人清洗外墙所发生的断绳、坠落、机毁人亡等恶性事故，实现“以人为本”的科技思想。■

参考文献

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[4]邵浩，赵言正，王炎.用于玻璃幕墙清洗作业的爬壁机器人系统.制造业自动化，2000.22（2）.6-9