一种玻璃幕墙自动化清洁机器人的制作方法

本技术涉及幕墙清洗设备领域，更具体地，涉及一种玻璃幕墙自动化清洁机器人。

背景技术：

1、随着现代建筑技术的飞速发展，玻璃幕墙作为建筑外围护结构已广泛应用于高层及超高层建筑。其外观为城市增添了现代化气息，但随之而来的幕墙表面清洁问题也日益凸显。传统的清洁方式主要依赖“蜘蛛人”进行人工作业，该方式效率低下、清洁效果参差不齐，为克服人工清洁的弊端，行业内已陆续涌现出多种自动化或半自动化的清洁设备。

2、检索到申请公布号为cn115886657a的发明专利申请，公开了一种负压吸附式自攀爬幕墙清洁机器人，针对现有的问题，现提出如下方案，其包括主体架、上清洗模块、下清洗模块、旋翼部分、水路系统、移动卷扬和负压腔，所述主体架上设置有安全机构，所述上清洗模块和下清洗模块均安装在主体架上，所述旋翼部分铰接安装在主体架的前侧。其具有安全系数高，多绳索使用，使用周期长等优点。

3、如同上述方案，现有技术还存在如下缺陷：其一是在幕墙顶部安装轨道或单卷扬系统，使清洁设备能沿预设路径移动。然而，此类设备往往移动笨拙、调度范围有限，难以有效应对存在复杂凸起、内凹或跨度极大的幕墙结构，缺乏越障灵活性。其二是现有竖直绳索方案中，机器人本体的高负载特性（机器人需要携带沉重的电池、大功率清洗机构或水袋等）导致其移动惯性巨大。在水平加速/减速时，所产生的惯性力会形成颠覆力矩，严重改变各吸附单元的受力分布，存在使吸附腔室前端或后端密封失效的风险。此固有缺陷迫使系统必须限制移动速度，并全程维持高功耗吸附，导致调度效率与能源经济性低下。其三是在遭遇强风等不稳定气流时，机器人存在偏摆、打转的风险，可靠性不足。

技术实现思路

1、本实用新型旨在克服上述现有技术的至少一种缺陷，提供一种玻璃幕墙自动化清洁机器人，用于解决现有竖直绳索方案因机器人负载大、移动惯性高而产生颠覆力矩问，导致机器人必须限制移动速度并全程高功耗吸附，造成调度效率低与能源经济性差的技术问题。

2、本实用新型采取的技术方案是，一种玻璃幕墙自动化清洁机器人，包括主体机身；吸附模块，设置于主体机身底部，用于在机器人靠近幕墙后提供吸附力；辅助推进系统，设置于主体机身两侧，用于产生推力以调整机器人与幕墙的相对距离；双卷扬调度系统，包括两套独立控制的卷扬装置，两套卷扬装置的牵引绳分别连接于主体机身两侧，通过协调收放两根牵引绳以带动主体机身移动。

3、通过将两个卷扬装置分置于建筑顶部两侧或两个具有间距的建筑上，两卷扬装置的牵引绳与主体机身形成空间倒v形牵引构型，使机器人在作业全程处于悬空状态，从而能够灵活跨越幕墙表面的复杂凸起、内凹等结构，极大提升了机器人的三维调度能力与地形适应性。在该架构下，机器人在牵引移动过程中可完全关闭吸附模块和辅助推进系统，仅在被牵引至目标位置后，才由辅助推进系统提供推力使其贴靠幕墙，继而启动吸附模块完成固定，实现了吸附功能的“按需启停”，显著降低了系统能耗，提高了整机能源经济性。此外，双卷扬牵引绳所形成的倒八字结构自然产生水平方向的分力，可有效抵消机器人在水平移动时因惯性产生的摆动趋势，保障了移动过程的平稳性与可控性，使得机器人能够在高速移动状态下仍保持稳定，从而整体提升幕墙清洗的效率和作业安全性。

4、进一步的，所述吸附模块包括多个独立的密封腔室，每个密封腔室配备有负压吸附机构。通过设置多个独立的密封腔室，形成了冗余吸附系统。即使单个或多个腔室因玻璃不平或遇到障碍物而密封失效，其余腔室仍能提供足够的吸附力，极大地提升了机器人的安全性与可靠性。

5、进一步的，所述负压吸附机构包括风机、压力传感器和控制器；所述风机安装在主体机身上，其进风端连接对应的密封腔室；所述压力传感器安装在主体机身上，用于检测机器人的姿态数据；所述控制集成在主体机身内，并根据压力传感器的参数调整风机的转速。通过压力传感器实时感知机器人姿态变化，并由控制器动态调节风机转速以改变吸附力，实现了吸附力的自适应精准控制。这既能保证吸附牢固，又能避免能耗过高，提升了系统的能源经济性。

6、进一步的，所述辅助推进系统包括安装在主体机身上位于其两侧的两个旋翼模组，用于调整主体机身的姿态。采用两侧独立控制的旋翼模组，能够通过差动推力灵活、快速地调整机器人在空中的偏转姿态，使其能精准地对准并贴靠幕墙，有效增强了机器人的越障能力；且同时提高了机器人抗风能力。

7、进一步的，还包括安装在主体机身上的多传感感知系统，用于环境感知、路径规划与安全监控。所述多传感感知系统包括激光雷达传感器、imu模块和超声波传感器；激光雷达传感器，安装于主体机身顶部中央，用于扫描玻璃幕墙周边环境、构建局部地图与路径规划；imu模块，安装于主体机身顶部中央并与激光雷达传感器集成，用于实时感知机器人的姿态与运动轨迹，为导航与路径修正提供数据；超声波传感器，安装于主体机身前后两端，用于检测机器人与玻璃幕墙的距离及障碍物。通过集成多传感感知系统，实现了对作业环境（如建筑轮廓、障碍物）和自身状态（如姿态、距离）的全面、实时感知，为机器人的智能路径规划、精准导航和安全避障提供了核心数据支撑。

8、进一步的，所述多传感感知系统还包括热成像视觉摄像头，安装于主体机身底部中端，用于检测玻璃幕墙表面的污渍分布及周围环境。通过激光雷达传感器、imu、热成像视觉摄像头和超声波传感器的协同配置，构建了远、中、近程结合及视觉、惯性、距离感知互补的多层次感知网络，确保了机器人在各种光照和天气条件下都能实现精准、可靠的导航与作业。

9、进一步的，所述卷扬装置内配置有张力传感器和紧急制动机构，所述张力传感器用于检测牵引绳的张力，所述紧急制动机构用于在张力传感器检测到数据异常时紧急对牵引绳制动。通过将卷扬装置的张力监测与机身吸附压力监测进行联动，构建了一个系统级的安全冗余保护机制。该设计意味着无论是因为牵引系统异常（如缆绳卡滞、缠绕），还是因为吸附系统失效（如负压不足）所引发的危险，都能被迅速识别并触发紧急制动。这实现了对机器人高空作业全过程、多风险源的全面安全兜底，极大地降低了因单一系统故障而导致坠落的风险。

10、进一步的，还包括分别安装在主体机身前后两端的两组清扫辊刷以及辅助轮，清扫辊刷长度与机身宽度适配；每组清扫辊刷前端两侧各设置一辅助轮，所述辅助轮采用聚氨酯材料制成。清扫辊配合聚氨酯辅助轮，能稳定维持刷毛与玻璃的最佳工作距离，既确保了清洁效果均匀一致，又避免了刷毛过度磨损玻璃。

11、与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：通过将两个卷扬装置分置于建筑顶部两侧或两个具有间距的建筑上，两卷扬装置的牵引绳与主体机身形成空间倒v形牵引构型，在该架构下，机器人在吊运移动过程中可完全关闭吸附模块和辅助推进系统，仅在被牵引至目标位置后，才由辅助推进系统提供推力使其贴靠幕墙，继而启动吸附模块完成固定，实现了吸附功能的“按需启停”，显著降低了系统能耗，提高了整机能源经济性。此外，双卷扬牵引绳所形成的倒八字结构自然产生水平方向的分力，可有效抵消机器人在水平移动时因惯性产生的摆动趋势，保障了移动过程的平稳性与可控性，使得机器人能够在高速移动状态下仍保持稳定，从而整体提升幕墙清洗的效率和作业安全性。