阅读说明：本技术 一种履带式越障的高楼外墙清洁机 (Crawler-type obstacle-crossing high-rise outer wall cleaning machine ) 是由 张航 刘超峰 方彤 刘杰 董�成 周倪敏 陈杰 黄朋辉 苏阳 古学伟 于 2020-07-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种履带式越障的高楼外墙清洁机,涉及高楼外墙清洁机技术领域,具体为一种履带式越障的高楼外墙清洁机,包括高楼简缩示意模型和手持遥控器,所述高楼简缩示意模型外壁的前端连接有横条障碍,且横条障碍的前端安装有楼底配重小车,所述楼底配重小车的上方安装有水电合捆管,且水电合捆管的上方安装有清洁机主体,所述清洁机主体的上方连接有钢丝绳吊绳,且钢丝绳吊绳的左右两侧均安装有尼龙绳软导轨。该履带式越障的高楼外墙清洁机采用履带滚动式的越障,具有结构与控制系统设计简单,采用机械结构的越障方式在高危环境的场景下工作更具有安全性,也更具有实用的价值和意义；相比于控制系统与传感器实现的越障更加合适与实用。(The invention discloses a crawler-type obstacle-crossing high-rise outer wall cleaning machine, which relates to the technical field of high-rise outer wall cleaning machines, and particularly relates to a crawler-type obstacle-crossing high-rise outer wall cleaning machine. The crawler-type obstacle-crossing high-rise outer wall cleaning machine adopts a crawler rolling type obstacle crossing, has simple structure and control system design, is safer when working in a scene of a high-risk environment in a mechanical structure obstacle crossing mode, and has practical value and significance; compared with the obstacle crossing realized by a control system and a sensor, the obstacle crossing method is more suitable and practical.)

一种履带式越障的高楼外墙清洁机

技术领域

本发明涉及高楼外墙清洁机技术领域，具体为一种履带式越障的高楼外墙清洁机。

背景技术

在现代城市中，高楼层建筑越来越多，为了追求美观实用，各种类型的外墙作为高楼建筑外防护结构已被广泛应用，但因常年暴露在外，易受到大气尘垢和雨水的污染，使得这些外墙表层会积累污渍而失去光泽，进而影响了建筑物的美观和采光性能。故此需要对这些外墙进行定期的清洗工作，以净化建筑物外观和提高采光性能。就目前而言，高楼外墙清洁的方式主要是以传统的人工清洁作业(也称为“蜘蛛人”)为主，清洁工人或搭乘吊篮，或使用升降平台，或腰系安全绳索进行高空清污作业，这些作业方式虽操作简单，但效率较低、成本较高，并且存在极大的人身安全隐患。

设计一款可用于高楼外墙清洁的机器是十分有必要的，同时也可以很好的解决以上所述的问题，进而取代人工进行高空危险的清洁工作。目前国内外都在研发高楼外墙清洁机器人，大多都正处于研发测试阶段，技术还没有成熟，市场化推广进程还需要一段时间。目前在外墙清洁上大多设计的是与外墙接触式的清洁机器人，已经研制出的样机有轮式、脚足式、履带式吸盘的粘附式爬墙清洁机器人，清洁方式多采用滚刷进行刷洗；在越障方面，目前大多是采用吸附式真空吸盘协同传感器进行越障运动控制的。根据目前所研发高楼外墙清洁机进行分析，有如下一些不足之处：

(1)滚刷的转速受到滚刷自身结构形状的限制，致使其转速不能过高，刷洗次数有限，清洁效率不高；机器整体的平稳性也较低，控制与结构设计上有一定的难度。对于待清洁面的边角与边框不能进行有效的刷洗清洁，甚至也会无法清洁到，形成所谓的“清洁死角”。清洗用水量的多少可以直接影响到清洁效果质量，用水过少则刷洗不干净，用水过多则会出现刷洗后的墙面出现水淋漓状态造成不必要的水资源浪费。

(2)吸附式行走的方式必须是与外墙面进行紧密接触的，这样对外墙的材质面料、平整度、光滑度都有一定的要求；吸附式对墙面也会有一定损伤；以及依靠程序控制的越障方式也会有一定的故障风险，致使该机器在适应性与实用性上有一定的限制。

(3)湿式清洁应用在高楼外墙清洁上可行的，其具有控制方便，结构设计简单等优点，但是供水也是一个问题，自带水箱供水与增压泵供水都是有一定局限性的。

针对以上所述的情况，本次创新设计的高楼外墙清洁机基本可以很好的解决，并具有一定的创新性与低成本化，使本次发明所设计的清洁机具有更加优越的可实施性。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供了一种履带式越障的高楼外墙清洁机，解决了背景技术中提出的上述问题。

为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种履带式越障的高楼外墙清洁机，包括高楼简缩示意模型和手持遥控器，所述高楼简缩示意模型外壁的前端连接有横条障碍，且横条障碍的前端安装有楼底配重小车，所述楼底配重小车的上方安装有水电合捆管，且水电合捆管的上方安装有清洁机主体，所述清洁机主体的上方连接有钢丝绳吊绳，且钢丝绳吊绳的左右两侧均安装有尼龙绳软导轨，所述手持遥控器位于高楼简缩示意模型的一侧，所述高楼简缩示意模型的上方安装有楼顶升降小车，且楼顶升降小车的内部设置有楼顶水桶，所述楼顶水桶的后端安装有楼顶水泵。

可选的，所述高楼简缩示意模型与横条障碍之间为固定连接，且横条障碍沿高楼简缩示意模型的中轴线方向均匀分布，并且横条障碍之间相互平行。

可选的，所述清洁机主体包括清洁机平台、盘刷、软橡胶履带、导轨管、导向孔、四旋翼、吊环、上行清洁剂喷头、上行清水扇形喷头、下行清洁剂喷头和下行清水扇形喷头，所述清洁机平台外壁后端的左右两侧均安装有盘刷，且盘刷远离清洁机平台竖直中心线的一侧安装有软橡胶履带，所述清洁机平台外壁的左右两侧均安装有导向孔，且导向孔的中部贯穿有导轨管，所述清洁机平台的上方连接有吊环，且吊环的后端安装有上行清洁剂喷头，所述上行清洁剂喷头的左右两侧均安装有上行清水扇形喷头，所述清洁机平台外壁的下方连接有下行清洁剂喷头，且下行清洁剂喷头的左右两侧均安装有下行清水扇形喷头，所述清洁机平台的前端安装有四旋翼。

可选的，所述盘刷贯穿清洁机平台的外壁连接有电机，且盘刷之间关于清洁机平台的竖直中心线对称分布。

可选的，所述清洁机平台与导向孔之间为固定连接，且导轨管贯穿于导向孔的内部，所述导轨管的内部呈中空柱状体结构，且尼龙绳软导轨贯穿于导轨管的内部，并且导轨管、导向孔和尼龙绳软导轨均关于清洁机平台的竖直中心线对称分布。

可选的，所述清洁机平台与四旋翼之间相连接，且四旋翼之间关于清洁机平台的中轴线对称分布，并且四旋翼设置有四个。

可选的，所述清洁机平台分别连接有上行清洁剂喷头和上行清水扇形喷头，且上行清水扇形喷头之间关于上行清洁剂喷头的中轴线对称分布。

可选的，所述清洁机平台分别与下行清洁剂喷头和下行清水扇形喷头之间相连接，且下行清水扇形喷头之间关于下行清洁剂喷头的中轴线对称分布。

可选的，所述清洁机平台与吊环之间相连接，且吊环与钢丝绳吊绳之间为缠绕连接。

本发明提供了一种履带式越障的高楼外墙清洁机，具备以下有益效果：

1、该履带式越障的高楼外墙清洁机将清水与清洁液都喷洒在待清洁面，然后在一对盘刷的快速转动下，水、清洁剂与毛刷混合作用在待清洁面上的污质，灰尘、污质及其他污染物会脱离外墙面，最后以达到清洁的效果。盘刷运动方式配上尼龙丝软刷毛，可有效减少污渍残留问题，在运动的过程中会将污水挥洒至空中，在一定程度上可免除污水回收环节。

2、该履带式越障的高楼外墙清洁机设置的盘刷由尼龙丝软刷毛制备，以及一对内旋式相向运动的盘刷可以相互消除单个转动带来的扭转力不平衡问题，盘刷的转速是单键同步调速控制的，更好的实现机器平台的运动平稳性，便于机器的操作与清洁工作，盘刷转动时，在离心力的作用下柔软的刷毛会铺闪开来，突出软橡胶履带的刷毛可以很好的对障碍物的边角进行刷洗，消除清洁死角，进一步提高清洁质量，以及可有效减少污渍残留问题，在运动的过程中会将污水挥洒至空中，在一定程度上可免除污水回收环节；双软尼龙绳软导轨的设计更加强化了清洁机平台的稳定性和安全性，以及双软尼龙绳软导轨可采用直径为10mm的尼龙绳，而导轨管能够有效的限制双软尼龙绳软导轨的位置，从而能够有效的限制清洁机平台的移动轨迹；采用非接触式四旋翼配合软橡胶履带进行滚动式越障的方案，四旋翼通过调节四个四旋翼转速可将清洁机平台推向外墙面上，让盘刷与外墙面接触，并施加上一定大小的压力，进而产生清洗摩擦力，清洁机平台可以顺利进行刷洗作业；无障碍物时，四旋翼加速将清洁机平台推向墙面进行清洁作业，手持遥控器上由四旋翼的速度控制油门，工人可以控制四旋翼进行旋翼转速的控制；当清洁机主体遇见横条障碍物时，可以控制四旋翼，旋翼转速降低，减小对平台的推力，以及外设升降机，将升降机通过钢丝绳吊绳与清洁机主体之间相连接，升降机牵动清洁机主体上下运动，而在软橡胶履带的滚动下，清洁机平台将会顺利越过障碍物，以及选用履带的滚动式越障比滑动的阻力、摩擦力更小，更加方便平台越障，以及对建筑物的损伤也是最小化的；本实用的软橡胶履带设计的越障倾斜角为45°，与墙面接触的软橡胶履带是为了与外墙面更好的接触，有利于保持清洁机主体的运动平稳性；同时也在越障时可以很好的保护住盘刷，避免盘刷与横条障碍相撞；采用的是扇形喷淋，对用水量有一定的消耗，同时加大一定的清洁用水量，也可以极大的提高清洁效果；卷扬机能够有效的通过钢丝绳吊绳为清洁机主体提供拉扯力，上下纵向运动由楼顶上的放置的卷扬机升降小车控制，可以通过调节卷扬机的实现清洗速度的快慢，以及清洁机主体的左右移动也需要楼顶升降小车的左右移动实现，楼底配重小车需随着楼顶升降小车同步移动，同时也可由人工协助一起完成移动。

3、该履带式越障的高楼外墙清洁机设计采用履带滚动式的越障，具有结构与控制系统设计简单，采用机械结构的越障方式在高危环境的场景下工作更具有安全性，也更具有实用的价值和意义；相比于控制系统与传感器实现的越障更加合适与实用。

4、该履带式越障的高楼外墙清洁机的垂挂式稳压供水可以解决清洁机自带水箱与蓄电池的环节设计，可使机器结构设计进一步优化，充足的供水供电可以大大提高清洁机的清洗效率与清洁质量，使清洁机的实用性更加优越。

5、该履带式越障的高楼外墙清洁机与人工清洁的方式相比，本次设计的高楼外墙清洁机清洗效率至少是人工清洗的几倍以上，同时也避免工人高空作业，规避了清洗作业的风险，极大的降低了高楼外墙的清洗成本；与其他的轮足式+传感器的控制系统越障相比，本次所设计的履带可滚动式纯机械结构越障方式，具有结构设计简单，研发成本低，研发周期短，机器的实用性与安全性更加优越。

附图说明

图1为本发明立体结构示意图；

图2为本发明主视结构示意图；

图3为本发明侧视结构示意图；

图4为本发明清洁机主体结构示意图；

图5为本发明清洁机主体的立体结构示意图；

图6为本发明清洁机主体的后视结构示意图。

图中：1、高楼简缩示意模型；2、横条障碍；3、楼底配重小车；4、水电合捆管；5、清洁机主体；501、清洁机平台；502、盘刷；503、软橡胶履带；504、导轨管；505、导向孔；506、四旋翼；507、吊环；508、上行清洁剂喷头；509、上行清水扇形喷头；510、下行清洁剂喷头；511、下行清水扇形喷头；6、尼龙绳软导轨；7、钢丝绳吊绳；8、手持遥控器；9、楼顶升降小车；10、楼顶水桶；11、楼顶水泵。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1至图6，本发明提供一种技术方案：一种履带式越障的高楼外墙清洁机，包括高楼简缩示意模型1和手持遥控器8，高楼简缩示意模型1外壁的前端连接有横条障碍2，且横条障碍2的前端安装有楼底配重小车3，高楼简缩示意模型1与横条障碍2之间为固定连接，且横条障碍2沿高楼简缩示意模型1的中轴线方向均匀分布，并且横条障碍2之间相互平行；

楼底配重小车3的上方安装有水电合捆管4，且水电合捆管4的上方安装有清洁机主体5，清洁机主体5包括清洁机平台501、盘刷502、软橡胶履带503、导轨管504、导向孔505、四旋翼506、吊环507、上行清洁剂喷头508、上行清水扇形喷头509、下行清洁剂喷头510和下行清水扇形喷头511，清洁机平台501外壁后端的左右两侧均安装有盘刷502，且盘刷502远离清洁机平台501竖直中心线的一侧安装有软橡胶履带503，清洁机平台501外壁的左右两侧均安装有导向孔505，且导向孔505的中部贯穿有导轨管504，清洁机平台501的上方连接有吊环507，且吊环507的后端安装有上行清洁剂喷头508，上行清洁剂喷头508的左右两侧均安装有上行清水扇形喷头509，清洁机平台501外壁的下方连接有下行清洁剂喷头510，且下行清洁剂喷头510的左右两侧均安装有下行清水扇形喷头511，清洁机平台501的前端安装有四旋翼506，盘刷502贯穿清洁机平台501的外壁连接有电机，且盘刷502之间关于清洁机平台501的竖直中心线对称分布，电机属于现有技术，未在附图中绘出，盘刷502由尼龙丝软刷毛制备，以及一对内旋式相向运动的盘刷502可以相互消除单个转动带来的扭转力不平衡问题，盘刷502的转速是单键同步调速控制的，更好的实现机器平台的运动平稳性，便于机器的操作与清洁工作，盘刷502转动时，在离心力的作用下柔软的刷毛会铺闪开来，突出软橡胶履带503的刷毛可以很好的对障碍物的边角进行刷洗，消除清洁死角，进一步提高清洁质量，以及可有效减少污渍残留问题，在运动的过程中会将污水挥洒至空中，在一定程度上可免除污水回收环节；

清洁机平台501与导向孔505之间为固定连接，且导轨管504贯穿于导向孔505的内部，导轨管504的内部呈中空柱状体结构，且尼龙绳软导轨6贯穿于导轨管504的内部，并且导轨管504、导向孔505和尼龙绳软导轨6均关于清洁机平台501的竖直中心线对称分布，双软尼龙绳软导轨6的设计更加强化了清洁机平台的稳定性和安全性，以及双软尼龙绳软导轨6可采用直径为10mm的尼龙绳，而导轨管504能够有效的限制双软尼龙绳软导轨6的位置，从而能够有效的限制清洁机平台501的移动轨迹；

清洁机平台501与四旋翼506之间相连接，且四旋翼506之间关于清洁机平台501的中轴线对称分布，并且四旋翼506设置有四个，采用非接触式四旋翼506配合软橡胶履带503进行滚动式越障的方案，四旋翼506通过调节四个四旋翼506转速可将清洁机平台501推向外墙面上，让盘刷502与外墙面接触，并施加上一定大小的压力，进而产生清洗摩擦力，清洁机平台501可以顺利进行刷洗作业；无障碍物时，四旋翼506加速将清洁机平台501推向墙面进行清洁作业，手持遥控器8上由四旋翼506的速度控制油门，工人可以控制四旋翼506进行旋翼转速的控制；当清洁机主体5遇见横条障碍物时，可以控制四旋翼506，旋翼转速降低，减小对平台的推力，以及外设升降机，将升降机通过钢丝绳吊绳7与清洁机主体5之间相连接，升降机牵动清洁机主体5上下运动，而在软橡胶履带503的滚动下，清洁机平台501将会顺利越过障碍物，以及选用履带的滚动式越障比滑动的阻力、摩擦力更小，更加方便平台越障，以及对建筑物的损伤也是最小化的；本实用的软橡胶履带503设计的越障倾斜角为45°，与墙面接触的软橡胶履带503是为了与外墙面更好的接触，有利于保持清洁机主体5的运动平稳性；同时也在越障时可以很好的保护住盘刷502，避免盘刷502与横条障碍2相撞；

清洁机平台501分别连接有上行清洁剂喷头508和上行清水扇形喷头509，且上行清水扇形喷头509之间关于上行清洁剂喷头508的中轴线对称分布，清洁机平台501分别与下行清洁剂喷头510和下行清水扇形喷头511之间相连接，且下行清水扇形喷头511之间关于下行清洁剂喷头510的中轴线对称分布，采用的是扇形喷淋，对用水量有一定的消耗，同时加大一定的清洁用水量，也可以极大的提高清洁效果；

清洁机平台501与吊环507之间相连接，且吊环507与钢丝绳吊绳7之间为缠绕连接，在楼顶升降小车9上放置卷扬机，以及将卷扬机与钢丝绳吊绳7之间相连接，卷扬机能够有效的通过钢丝绳吊绳7为清洁机主体5提供拉扯力，上下纵向运动由楼顶上的放置的卷扬机升降小车控制，可以通过调节卷扬机的实现清洗速度的快慢，以及清洁机主体5的左右移动也需要楼顶升降小车9的左右移动实现，楼底配重小车3需随着楼顶升降小车9同步移动，同时也可由人工协助一起完成移动；

清洁机主体5的上方连接有钢丝绳吊绳7，且钢丝绳吊绳7的左右两侧均安装有尼龙绳软导轨6，手持遥控器8位于高楼简缩示意模型1的一侧，高楼简缩示意模型1的上方安装有楼顶升降小车9，且楼顶升降小车9的内部设置有楼顶水桶10，楼顶水桶10的后端安装有楼顶水泵11。

综上，该履带式越障的高楼外墙清洁机，使用时，首先，楼底配重小车3与清洁机平台501放在楼底下，楼顶升降小车9、尼龙绳软导轨6、水电线水泵以及水桶和拖线插板安放至楼顶；尼龙绳软导轨6绑牢在楼顶升降小车9上并与卷扬机钢绳吊绳一起放下至清洁机主体5处，楼顶水电准备好，水电合捆管4由卷线盘也放落至楼底，楼顶升降小车9上配置好配重，检查完全完整好，最后确保楼顶施工的安全性即可；楼底处将尼龙绳软导轨6绑好在楼底配重小车3上，并给予尼龙绳软导轨6一定的绷紧力；水电合捆管4穿过清洁机平台501外侧的导向孔505接入清洁机主体5的抗拉结构中最后接入清洁机平台501内，确保水电供应通常即可；钢丝绳吊绳7吊钩钩入吊环507内，给清洁机主体5加注清洁剂，清洁剂需求量不需要太多，可以自带水箱存储供应，同时也可以将配好的清洁液代替清水给清洁机供应；调试手持遥控器8，保证通信控制完好，最后确保楼底安装的可行性与安全性；

其次，清洁机主体5开始工作时，启动四旋翼506，桨叶转起将机器向墙面推去并贴合上，水电均从楼顶垂挂下来并向清洁机平台501供应水电，水管垂挂长度达到上百米时，水管底部中的水压力约为1MPa或者更高，为了稳定安全的向清洁机内供水，可采用在清洁机主体5水路接口处接上一个减压阀，减压阀泄出的水可直接排放到机器外部，严格限制水压过高而损坏清洁机主体5内的水路设备，同时要设计好喷头的耗水量微小于水管的进水量，保证供水充足下，加大水管内的水流速，流动的液体压力损失会变大，所以本次设计的供水方案基本可实施起来；在楼顶处放置有大约有80升容积的楼顶水桶10和楼顶水泵11，以及拉一条220V的家用交流电插板，保障水电源供应充足；水管与电线采用胶带捆绑在一起，所选用的水管与电线均能承受水管内的水重与自重，水管具有良好的弯曲性耐压性，至少大于或等于1MPa，为了进一步提高安全性，可以在水管与电线的捆绑中加入抗拉绳；水管电线可以用绞线盘卷起来，便于使用与搬运；为防止水电绳与尼龙绳软导轨6或钢丝绳吊绳7搅在一起，在清洁机平台501侧边设计有导向孔505，水电线从导向孔505穿过即可；清洁机平台501上设计有水电线的快插抗拉连接结构，电线可直接***机器的接线口即可，水管先经过减压阀减压阀可保证水泵进水口处的水压力在水泵所能承受的安全压力范围内，在连接到水泵，由水泵提供高压水经过扇形喷头喷洒至外墙面；上行清洁时，通过手持遥控器8控制卷扬机上升，打开上行清洁剂喷头508的电磁阀，盘刷502转起来，这样就可以进行上行清洗作业；下行清洗作业时就关闭上行清洁剂喷头508和上行清水扇形喷头509，开启下行清洁剂喷头510和下行清水扇形喷头511，同时控制卷扬机下降即可，卷扬机与盘刷电机的转速可以调节；

然后，上下纵向运动由楼顶上的放置的卷扬机升降小车控制，可以通过调节卷扬机的实现清洗速度的快慢，以及清洁机主体5的左右移动也需要楼顶升降小车9的左右移动实现，楼底配重小车3需随着楼顶升降小车9同步移动，同时也可由人工协助一起完成移动。

以上，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。