1.概述

利用機器人來進行樓宇玻璃幕墻的清洗是一個嶄新的領(lǐng)域，壁面移動機器人的研究和開發(fā)在國際學術(shù)界處在實驗室階段，移動機器人分為地面移動機器人和壁面移動機器人兩個大的方面，按行走方式分為足式、輪式和履帶式等。如果按照吸附方式可分為真空吸附、負壓吸附和磁吸附。由于磁吸附壁面移動機器人受使用條件的限制，只適用于工業(yè)上具有導磁材料的場合，因此真空吸附、負壓吸附機器人備受人們的關(guān)注。

隨著近年來各個城市進行大規(guī)?；A(chǔ)建設(shè)項目的啟動，一些高大、造型風格各異的建筑拔地而起，如何對這些建筑外表實行自動化保潔就成為人們所關(guān)注的問題，同時這也成為世界工程技術(shù)人員所面臨的挑戰(zhàn)。

對于采用機器人進行樓宇外表面清洗作業(yè)，國內(nèi)外的大學、研究機構(gòu)和公司都在研發(fā)，但是由于受到機器人作業(yè)環(huán)境的限制，或多或少存在一些這樣或者那樣的問題。例如日本的BISO公司是一個傳統(tǒng)的制造大樓維護用的吊籃等產(chǎn)品的專業(yè)公司，他們也開發(fā)了這種清洗機器人，也賣岀了幾臺。它除了價格比較昂貴之外，還有在將機器人賣出之前必須與大樓的物業(yè)部門和大樓的建筑單位協(xié)商。只有在這兩家單位同意的情況下，機器人公司才能在建筑商建設(shè)樓房時將機器人所用的軌道預埋進建筑的外墻里，否則這種類型的機器人無法使用。歐洲的一些國家也在研究清洗機器人，如德國、英國、意大利等。但是在歐洲由于存在很多的古典建筑，結(jié)構(gòu)更加復雜，要想解決自動化清洗的問題將更加困難。國內(nèi)的哈爾濱工業(yè)大學機器人研究所、上海大學、北京航空航天大學機器

人研究所，深圳的一家公司以及北京藍星哈工大機器人技術(shù)有限公司等開發(fā)了不同形式的清洗機器人。

對于當今的現(xiàn)代社會，由于建筑風格的千差萬別，必然存在機器人工作條件復雜的問題，但是追求自動化的建筑清洗方式是大勢所趨，這樣不但充分體現(xiàn)了現(xiàn)代文明的發(fā)展，而且最重要的是將工人從危險的極限工作環(huán)境中解放出來，避免了惡性事故的發(fā)生和減少了不必要的勞動糾紛，這是開發(fā)樓宇清洗機器人的前提條件。

采用機器人清洗要以追求清洗表面質(zhì)量的一致性和提高清洗效率為原則，此外設(shè)計機器人系統(tǒng)時，還要考慮清洗結(jié)構(gòu)與機器人本體的相互匹配性以及在實際工作環(huán)境下的可操作性。

2.國外清洗機器人

在國內(nèi)外存在一種說法，科學家預言21世紀是機器人的時代。20世紀在工業(yè)制造方面人們普遍感受到機器人給我們帶來的好處-如汽車制造業(yè)、服務(wù)業(yè)、無人化工廠以及FMS（柔性制造系統(tǒng)）等，處處離不開機器人。最近的媒體經(jīng)常讓我們看到機器人的精彩表演，如日本SONY公司的機器寵物、HONDA公司和早稻田大學合作研發(fā)的雙足機器人。正如美國影片所描寫的那樣，十分類似人的機器人的確距離我們的生活不遠了。如果人類解決了龐大數(shù)據(jù)量的技術(shù)問題，即所謂的“絕對超級計算機”能夠制造出來，那么我們的日常生活中，恐怕無法分辨出來和我們打交道的是真正的人還是機器。既然現(xiàn)實生活中計算機無處不在，那么可以代替人類工作的自動化設(shè)備也是能夠制造出來的。樓宇清洗機器人屬于服務(wù)機器人的范疇，再具體些它屬于特種機器人中的極限作業(yè)機器人。一般來說，極限作業(yè)是有危險的，為了減少或者消除危險，人們自然會想到利用機器人。

位于長崎的BISO公司曾經(jīng)為宮崎市的國際會議中心制造了一臺擦窗機器人，這個中心的大樓45層高，在樓頂安裝有軌道吊裝裝置，每一個窗戶的窗框都是特制的，帶有軌道。這是在大樓設(shè)計和施工時征求了業(yè)主的同意，否則該機器人也無法應(yīng)用。該機器人的安全裝置重6t，機器人重200kg，在機器人本體上有螺旋式的清洗刷、擦洗刮板、接水刮板、清水箱和污水箱等，整個機器人系統(tǒng)相當復雜，價格在80萬美元左右。但是，這種機器人對于中國的實際情況不太適合。

在歐洲，主要是德國，也開發(fā)了一種多吸盤結(jié)構(gòu)的清洗機器人，當初他們開發(fā)這種機器人的初衷是因為服務(wù)機器人可以被人人所見，比較貼近大眾，對開發(fā)單位也有廣告宣傳的作用，因此他們覺得很有興趣。有的機器人采用機器人本體和清洗裝置一體化的設(shè)計方案，自帶水箱，但水是不回收的，此外在控制上采用了基于傳感器的自動定位和路徑規(guī)劃的控制系統(tǒng)。有的機器人是在吸取了其他優(yōu)點的基礎(chǔ)之上，采用水回收處理，循環(huán)使用的設(shè)計方案，自帶的水量為30L。該機器人的項目費用大約為300萬人民幣。

德國清洗機器人的特點是：

①采用多吸盤交替移動方式，共有2組吸盤，每組8個，移動速度最大可達15m/min；

②機器人本體與清洗裝置一體化設(shè)計，無拖纜、無拖線，自帶水箱，污水回收以及過濾循環(huán)使用；

③機器人質(zhì)量約為200kg，由于釆用了雙吊繩，因此機器人的載荷不存在太大的問題；

④安全裝置帶有自動布線和自動收放裝置；

⑤清洗效率在60?120m2/h；

⑥采用PLC（可編程控制器），提高了穩(wěn)定性；

⑦安裝有多種傳感器，如光電位置傳感器、霍爾接近傳感器、速度檢測傳感器等，并且有過載保護措施；

⑧所有的控制（移動、吸附、清洗、安全裝置）都是通過機器人本體進行全自動控制；

⑨對于目前玻璃幕墻，基本可以完全應(yīng)用。

3.國內(nèi)清洗機器人

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和人們環(huán)保意識的增強，國內(nèi)也有很多高等院校和公司在開發(fā)高層建筑清洗機器人。其中哈爾濱工業(yè)大學機器人研究所在該項目的開發(fā)上是最有代表的，先后共開發(fā)成磁吸附噴砂除銹、噴漆防腐機器人、鍋爐水冷壁管檢測機器人、核廢液檢測機器人等。

在2000年10月，哈工大機器人研究所與中國藍星（集團）總公司合作組建了北京藍星哈工大機器人技術(shù)有限公司，專門生產(chǎn)清洗樓宇玻璃幕墻的清洗機器人，該公司被國家863計劃委員會指定為機器人生產(chǎn)基地。圖4-44是藍星機器人一"藍色超人”的結(jié)構(gòu)不意圖。

圖4-44“藍色超人”機器人的結(jié)構(gòu)示意

圖片P244頁

4.“藍色超人”機器人特點

①吸附方式雙風機吸附負壓傳感器閉環(huán)控制，負壓值可根據(jù)具體情況對象自行設(shè)定。

②移動方式雙輪重力下滑，也可實現(xiàn)雙輪單獨驅(qū)動。

③控制方式無線遙控，雙向數(shù)據(jù)傳輸，可利用工控機或觸摸屏實現(xiàn)中心站對機器

人本體和卷揚安全機構(gòu)的同步控制，具有良好的人機界面。

④設(shè)計高度：100m。

⑤工作壁面：6mm以上厚度的平面玻璃幕墻、大理石墻面、瓷磚壁面等。

⑥清洗效率：120?150m2/h。

⑦清洗機構(gòu)：滾刷式清洗輪、清洗液可循環(huán)使用，并有液體回收裝置。

⑧附加裝置：卷揚安全裝置和清洗滾刷等附件。該機器人現(xiàn)已研制完成，正在進行批量生產(chǎn)。

5.“藍色超入”的操作說明

①將機器人安全裝置放置樓頂，接通電源，將安全鋼絲繩放下，掛上機器人本體。

②接通機器人本體電源和控制中心電腦電源。

③在電腦上設(shè)置各種參數(shù)。

④點動清洗作業(yè)按鈕，機器人便可自動進行清洗。