40I機械裝備Mecha ni zed Equipme nt2017年8月下玻璃幕墻清洗機器人清洗系統(tǒng)的設(shè)計倪偉，吳英濤，趙曉賀（山東科技大學機械電子工程學院，山東青島266590）摘 要：隨著現(xiàn)代化建設(shè)的快速推進，高層建筑愈來愈多，針對高層建筑壁面的清洗業(yè)也不斷發(fā)展。玻璃幕墻清洗機器人在改善 工人作業(yè)環(huán)境、提高作業(yè)效率和降低清洗成本方面具有重要的現(xiàn)實意義和廣闊的應用前景。文章主要針對清洗機器人的清洗系統(tǒng) 進行設(shè)計，并進行三維建模，能夠?qū)崿F(xiàn)清洗工藝的高效性、清洗機械機構(gòu)的可靠性和清洗液的回收循環(huán)再利用等效果。關(guān)鍵詞：清洗機器人；清洗系統(tǒng)；三維建模中圖分類號：TP242文獻標志碼： A文章編號：1672-3872（2017）16-0040-0140I機械裝備Mecha ni zed Equipme nt2017年8月下40I機械裝備Mecha ni zed Equipme nt2017年8月下1 清洗工藝分析高層建筑的玻璃幕墻壁面主要的污物成分為大氣塵垢， 因此針對相應工況制定良好的清洗工藝是提升機器人清洗質(zhì) 量和清洗效率的關(guān)鍵。首先，使用清洗液將待清洗玻璃幕墻潤濕，在機械力和 清洗液的綜合作用下將污物分離；其次，經(jīng)清洗液的沖洗和 玻璃幕墻壁面上殘留液滴的去除，實現(xiàn)玻璃幕墻的潔凈；最后,使用之后清洗液回收過濾凈化后重新用于新的玻璃幕墻待清 洗作業(yè)中。2 清洗系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計機械力清洗通過對物體表面施加機械作用力（如抽吸、刷、刮擦）使物體表層污物脫離，直至達到潔凈的目的。根據(jù)作 業(yè)環(huán)境，選取刷洗和刮擦的機械力作用配合中性清洗液的形 式進行對玻璃幕墻的清洗作業(yè)，常見的刷洗有條刷、盤刷和 滾刷，這里選用滾刷的清洗方式。清洗系統(tǒng)包括清洗機構(gòu)本 體和清洗液循環(huán)裝置，其任務是完成對高層玻璃幕墻的清洗 和污水回收、過濾凈化、循環(huán)再利用1。2.1清洗機構(gòu)本體設(shè)計清洗機構(gòu)本體由滾刷、驅(qū)動裝置、殼體、噴嘴、上刮板、 下刮板、刮板氣缸等組成.滾刷是清洗機構(gòu)進行清洗作業(yè)的執(zhí)行部件；驅(qū)動裝置是由電機和傳動裝置組成，是滾刷進行 清洗作業(yè)的動力來源；殼體通過緊固件安裝在外框架鋁合金 型材上，與下刮板形成半封閉的腔體，滾刷通過帶座軸承安 裝殼體內(nèi)；噴嘴是將清洗液進行霧化的裝置，其分為上下兩 組均布安裝在殼體的內(nèi)壁上；上刮板安裝在兩個刮板氣缸上， 刮板氣缸通過腳架安裝在外框架最上側(cè)，下刮板與一個刮板 氣缸相連，此刮板氣缸安裝在殼體最下側(cè)；刮板氣缸采用單 作用氣缸，常態(tài)下依靠氣缸內(nèi)彈簧作用力使上下刮板的硅膠 條接觸玻璃幕墻的壁面，在機器人爬壁過程中遇到障礙時， 相應的刮板氣缸收縮使刮板提起2，如圖1所示。2.2清洗液循環(huán)裝置設(shè)計為提高整體系統(tǒng)的節(jié)能環(huán)保的性能，清洗液采用循環(huán)利 用的方式，即清洗作業(yè)過程中產(chǎn)生污水經(jīng)回收、過濾凈化后 再次利用的方式，清洗液循環(huán)裝置由污水箱、濾后水箱、濾網(wǎng)、水泵等組成。3 清洗作業(yè)流程清洗作業(yè)的工作流程如下：首先，將清洗液經(jīng)噴嘴轉(zhuǎn)變 為水霧狀態(tài)噴射到待清洗的玻璃幕墻上進行潤濕；其次，在 清洗液的溶解與電機驅(qū)動下滾刷的機械摩擦雙重作用下使玻 璃幕墻上的污物分離至清洗液中；然后，由刮板刮除玻璃幕 墻上殘留的液滴，實現(xiàn)幕墻壁面的清潔，而清洗作業(yè)產(chǎn)生的 污水經(jīng)下刮板的匯集后，經(jīng)粗濾網(wǎng)和細濾網(wǎng)的過濾進入濾后 水箱；最后，經(jīng)水泵和進水管輸送到清洗機構(gòu)本體再次利用3 <刮板是完成清洗工藝流程中最后一道工序一一去除殘余 液滴，且下刮板還有匯集污水的功能。上刮板采用直條形， 硅膠條的刃端一側(cè)為均布的筋條，另外一側(cè)為平面，當清洗 機器人本體向下作業(yè)時，硅膠條接觸玻璃幕墻的是刃端的平 面，且膠條座的長夾片使硅膠條變形較小，從而可以更為有 效的完成刮水作業(yè)；當清洗機器人本體向上作業(yè)時，上刮板 無需工作，此時筋條將硅膠條撐起，且變形較大，從而可讓 玻璃幕墻的污物通過上刮板。下刮板既要具有刮去殘余液滴 的功能，又要承擔擋水板的功用，所以采用彎曲形狀，且硅 膠條也有一定的曲度。清洗作業(yè)產(chǎn)生的污水匯集到刮板的中 央，在刮板的中間設(shè)置排污口，與排污管相連，在水泵的作 用下及時將匯集的污水輸送到污水箱。4 結(jié)束語文章針對清洗機器人的清洗系統(tǒng)進行設(shè)計，通過對清洗 工藝分析，主要設(shè)計了清洗機構(gòu)和清洗液循環(huán)裝置，制定了 高效的清洗工藝流程，克服了自身機械結(jié)構(gòu)對已清洗的玻璃 幕墻造成的二次污染，能夠?qū)崿F(xiàn)清洗工藝的高效性、清洗機 械機構(gòu)的可靠性和清洗液的回收循環(huán)再利用等效果。參考文獻：1 唐伯雁，竇蘊平，高振莉，等.幕墻清洗機器人的清洗系統(tǒng)設(shè)計J.機器人技術(shù)與應用，2007（2）:43-45.2 胡啟寶.多吸盤式玻璃幕墻清洗機器人本體設(shè)計 D.上海交通大 學,2007.3 吳洪興，趙言正，高學山.高樓玻璃幕墻清洗機器人作業(yè)系統(tǒng)的 研究J.哈爾濱理工大學學報,2002（4）:101-104.（收稿日期：2017-8-9）40I機械裝備Mecha ni zed Equipme nt2017年8月下40I機械裝備Mecha ni zed Equipme nt2017年8月下圖1清洗機構(gòu)本體圖作者簡介：倪偉（1990-），男，山東臨沂人，研究方向：機械工程。