基于大氣壓強原理的玻璃幕墻清潔機

李 波 謝 箭 黃渝淞 吳 勇 曾 琳

重慶工程學院 重慶 400056

【關鍵字】大氣壓強；自動爬行；吸附玻璃；高效清潔

1 玻璃幕墻清潔機器的研究背景

在建筑中最大的特點是將美學、建筑功能、建筑節能、建筑結構等各個因素結合起來，從不同角度呈現出不同的色調，隨自然光線變換，給人一種自然美，讓建筑與生活融合。而玻璃幕墻是當代一種新型的墻體，它能能夠有效的讓建筑室內大面積感受自然氣息，但是同時也存在著一些局限性，玻璃幕墻作為一種戶外的墻體，常年會堆積空氣中的粉塵，大大的降低了玻璃幕墻美觀。

無論是大面積還是小面積很讓人苦惱的就是室外的玻璃清潔問題，當前，大多數玻璃幕墻都是采用人工清潔的方式，通過雇傭家政保潔公司存在成本高、有一定安全風險、清潔效率一般等問題。基于大氣壓強原理的玻璃幕墻清潔機通過吸附玻璃墻上，自動行走清潔玻璃，完全代替人工，節約了成本，避免了人員的安全隱患。

2 功能實現及原理

機器采用大氣壓強的原理能吸附于玻璃墻面上，利用感知原理和光的折射、反射原理使產品能夠在清潔過程中自動避開障礙物，基于光信號與電信號的轉換原理將信號傳輸給單片機，單片機再將信號傳輸給驅動模塊，驅動模塊再將信號傳輸給電機，電機通過電能轉換成機械能原理和電磁場原理帶動輪子轉動，達到產品能自動爬行的效果。結構圖如圖1所示。

圖1 基于大氣壓強原理的玻璃幕墻清潔機結構圖

3 吸附玻璃原理

根據物理學中大氣壓強原理，利用清潔機底部的真空吸附裝置，強有力的吸附在玻璃上，吸附之前，清潔機里外大氣壓是相等的，啟動吸附裝置后，吸附裝置與玻璃緊貼一起，里外的大氣壓不同，從而產生了氣壓差，達到吸附玻璃功能。

真空吸附裝置帶動清潔裝置完成對玻璃進行清潔，清潔機前后左右四個方向的紅外傳感器檢測是否有障礙物，完成自動避障功能，驅動電機銜接爬行裝置使清潔機完成自動行駛功能。實物模型如圖2所示。

圖2 基于大氣壓強原理的玻璃幕墻清潔機實物圖

4 實現自動爬行功能

采用真空吸附裝置達到吸附玻璃墻面，電機裝置同時又進行自動爬行功能，我們在設計清潔機的兩邊分別安裝1個旋轉式驅動電機，紅外傳感通過轉換電路變成電信號輸出傳送給單片機，通過單片內部程序的處理運算后，將信號發送給振幅器，通過PWM調制信號經過單片機處理，發送信號到驅動電機使機器正反轉控制，電機帶動清潔裝置和輪子順時針與逆時針的轉動，從而到達自動爬行與轉彎功能。

5 未來展望

本項目是一個全新的概念，利用大氣壓強原理使機器吸附在玻璃墻面，驅動電機以及紅外避障功能使機器進行全自動拋光清潔，不僅體積小、而且方便使用，用它取代傳統的人工手柄清潔內外玻璃墻面，不但提高工作效率，而且還適用于不同高度的內外玻璃墻面清潔，產品具有吸附裝置、爬行裝置、避障裝置，它將會給玻璃表面清潔技術帶來質的飛躍。