高空清洁刷洗机构的设计

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1、高空清洁刷洗机构的设计 何镜奎 陈洪土 冯青 广东理工职业学院 广东创新科技职业学院 摘 要： 根据高空外墙作业的特点, 结合现代无人机技术的成熟方案, 设计了一个高空外墙作业的刷洗机构。重点分析了刷洗机构、缓冲机构、监控机构的设计要点, 取得了满意的效果。关键词： 高空外墙作业; 刷洗机构; 缓冲机构; 监控机构; 作者简介：何镜奎 (1974) , 男, 工程师, 从事机械设计与制造、数控技术等工作。收稿日期：2017-03-18Design of High-altitude Cleaning Brush MechanismHE Jingkui CHEN Hongtu FENG Qing

2、Guangdong Polytechnic Institute; Guangdong Innovative Technical College; Abstract： According to the characteristics of high-altitude exterior wall operation and the mature scheme of modern UAV technology, a scrubbing mechanism is designed for high-altitude external wall operation. The design points

3、of the washing mechanism, the buffer mechanism and the monitoring mechanism are analyzed, and the satisfactory results are obtained.Keyword： high-altitude exterior work; scrubbing mechanism; buffer mechanism; monitoring mechanism; Received： 2017-03-180 引言随着城市高楼外墙的清洁越来越多, 减少高空作业的危险系数, 利用智能设备代替人工的操作是现

4、代科技发展的趋势。设计团队遵循安全、稳重、高效的原则, 进行设计强化, 用遥控操作代替人工高空作业, 可以有效减少意外事故的发生, 加入了缓冲装置以及螺旋海绵 (可拆卸) , 可有效提高工作效率以及机器的使用寿命, 符合现实的市场需求。目前建筑物外墙、玻璃幕墙的清洗基本是由清洁人员手工来完成。当遇到较高的建筑物时, 清洁人员需要乘坐在升降吊篮中进行清洗作业, 而对于外墙无法使用升降吊篮的建筑, 清洁人员更需要穿戴工作服及安全设施后从建筑物顶部绳降到相关位置并悬空进行作业。以上两种清洁作业方式都存在一定的危险性, 本文设计了一种省时省力且可以保证人员安全的外墙清洗设备, 取得了很好的应用效果。图

5、 1 高空清洁设备 下载原图1.无人机 2.刷洗机构 11.机身 12.悬臂 13.螺旋桨 14.辅助螺旋桨 15.摄像头支架 16.脚架 20.固定座 21.套筒 22.连接件 23.支撑件 24.弹簧 25.缓冲弹簧 26.刷洗组件 261.电动机 262.旋转座 263.刷洗块 27.导向轴 28.压板1 整体设计分析本高空清洁刷洗机构的设计目的在于提供一种省时省力且可以保证人员安全的外墙清洗设备。为了实现上述目的, 本高空清洁刷洗设备提供了一种刷洗无人机, 包括无人机及设置在无人机前端的刷洗装置, 刷洗装置包括支撑件、电动机、旋转座及刷洗块, 旋转座及电动机设置在支撑件上电动机驱使旋转

6、座转动, 刷洗块安装于旋转座并朝向无人机的前方。与现有技术相比, 由于本高空清洁刷洗机构利用技术成熟的无人机作为载体来运载刷洗装置, 在无线操控下无人机能够抵达建筑物外墙、玻璃幕墙的高处进行从业, 因此无需清洁人员悬空进行作业, 解放了人力, 保证了人员安全。当刷洗机构在无人机的运送下抵达作业位置后, 启动电动机旋转, 旋转座转动并带动刷洗海绵块转动, 无人机前进使海绵刷洗块与外墙接触从而开始刷洗, 刷洗过程比人工清洁更加省时省力。图 2 刷洗机构 下载原图1.无人机 2.刷洗机构 11.机身 12.悬臂 13.螺旋桨 14.辅助螺旋桨 15.摄像头支架 16.脚架 20.固定座 21.套筒

7、22.连接件 23.支撑件 24.弹簧 25.缓冲弹簧 26.刷洗组件 261.电动机 262.旋转座 263.刷洗块 27.导向轴 28.压板当无人机到达建筑物外墙时, 如何安全靠近建筑物, 避免无人机和建筑物冲撞是设计的重点。如何保证在清洁的过程中进行实时的监控也是必须要解决的难题。2 高空清洁刷洗设备的结构设计2.1 整体设计高空清洁设备 (如图 1) 采用目前技术比较先进、稳定性比较好的遥控无人机、前端的刷洗装置、后端的辅助螺旋桨、上方的摄像头、雷达测量装置、下方的脚架组成。无人机机身前方刷洗机构 2 由 4 个海绵块低速旋转对建筑物外墙进行清洗动作。无人机机身后辅助螺旋桨 14, 辅

8、助无人机进行平移及悬停的动作。机身上方 15有一个摄像头和雷达测量装置, 主要检测无人机的实时工作环境和状态, 雷达测量装置的作用是测量无人机和建筑物外墙的距离, 保证无人机不会和建筑物外墙强烈碰撞, 提高安全系数。机身下方的脚架 16, 方便无人机的降落和停放。2.2 刷洗机构设计4 个刷洗机构 (如图 2) 组件 26 横向均布在支撑件 23 上, 每一个刷洗组件 26包括电动机 261、旋转座 262 及刷洗块 263。4 个电动机 261 设置在支撑件 23的后侧, 当电动机 261 启动后能够带动对应的旋转座 262 转动。刷洗块 263 为海绵块, 采用胶水粘固的方式和旋转座 26

9、2 连接, 这样可以随着电动机的启动带动旋转座和海绵块一起转动。海绵块 263 还可以根据外墙的材料去更换其它材料进行清洁。2.3 缓冲机构设计固定座 20 固定在无人机 1 机身的前端。套筒 21 包括相互固定的前段 211 与后段 212, 其中后段 212 与固定座 20 固定, 前段 211 朝前。前段 211 与后段 212都是中空结构, 前段 211 内形成有圆孔 (图中角度未显示) , 后段 212 内形成有与圆孔连通的方孔 213, 方孔 213 的孔径大于圆孔的孔径。连接件 22 呈圆杆结构, 支撑件 23 固定在连接件 22 的前端且支撑件 23 呈与连接件 22 垂直并横

10、向延伸的长条状结构。连接件 22 的后端具有向外扩张的方形的限位部 221, 限位部 221 的形状与方孔 213 的形状对应。连接件 22 的后端前后滑动地插设在套筒 21 内, 连接件 22 后端的大部分位于套筒 21 前段 211 的圆孔中, 而限位部 221 位于套筒 21 后段 212 的方孔 213 中。连接件 22 可相对套筒 21 前后滑动, 并且限位部 221 与套筒 21 的前段 211 配合, 使连接件 22 向前移动的行程被限制, 连接件 22 无法向前滑动脱离套筒 21。第一缓冲弹簧 24 套在连接件 22 上且第一缓冲弹簧 24 的两端分别抵顶于支撑件23 及套筒

11、21。第一缓冲弹簧 24 在连接件 22 往后滑动时为支撑件 23 提供缓冲, 同时也对支撑件 23 提供向前的弹力。固定座 20 的前端还固定有一导向轴 27, 导向轴 27 向前穿入套筒 21 及连接件 22 中, 使连接件 22 相对套筒 21 的前后滑动更加稳定。第二缓冲弹簧 25 位于套筒 21 后段 212 的方孔 213 中, 并且套在导向轴 27 上, 方孔 213 中还具有同样套在导向轴 27 上的压板 28。当连接件 22后退到一定距离后, 限位部 221 通过压板 28 挤压第二缓冲弹簧 25, 第二缓冲弹簧 25 也起到缓冲作用。2.4 监控机构设计无人机的机身上方设计

12、一个支架 15, 支架 15 装上摄像头和雷达测量装置, 摄像头用于监测刷洗时的实时工作环境与状态。雷达测量装置主要监测清洗机构靠近建筑物时的距离, 保证无人机靠近和刷洗建筑物时的安全。3 高空清洁无人机刷洗机构的工作过程遥控无人机 1 将刷洗装置 2 送到指定位置, 启动电动机 261, 旋转座 262 转动并带动刷洗块 263 转动, 无人机 1 前进使刷洗块 263 与外墙接触从而开始刷洗。4 结论与现有的高空外墙清洁技术相比, 本刷洗机构利用技术成熟的无人机作为载体来运载刷洗装置, 在无线操控下无人机能够抵达建筑物外墙、玻璃幕墙的高处进行从业, 因此无需清洁人员悬空进行作业, 解放了人

13、力, 保证了人员安全。当刷洗无人机抵达作业位置后, 启动电动机, 旋转座转动并带动刷洗块转动, 无人机前进使刷洗块与外墙接触从而开始刷洗, 刷洗过程相比人工清洁更加省时省力。刷洗机构在高空清洁设备的设计里面比较复杂, 需要考虑无人机在靠近建筑物时的安全, 所以缓冲机构和监测机构的设计就是重点和难点。由于采用了双重缓冲机构的设计, 刷洗机构在第一次使用就达到了满意的效果。参考文献1何镜奎, 陈洪土, 冯青, 等.刷洗无人机:CN201620667523.6P.2017-03-29. 2何镜奎, 陈洪土, 冯青, 等.喷洗无人机 CN201620672076.3P.2017-03-29. 3田培棠

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