基于大气压强原理的玻璃幕墙清洁机

李 波 谢 箭 黄渝淞 吴 勇 曾 琳

重庆工程学院 重庆 400056

【关键字】大气压强；自动爬行；吸附玻璃；高效清洁

1 玻璃幕墙清洁机器的研究背景

在建筑中最大的特点是将美学、建筑功能、建筑节能、建筑结构等各个因素结合起来，从不同角度呈现出不同的色调，随自然光线变换，给人一种自然美，让建筑与生活融合。而玻璃幕墙是当代一种新型的墙体，它能能够有效的让建筑室内大面积感受自然气息，但是同时也存在着一些局限性，玻璃幕墙作为一种户外的墙体，常年会堆积空气中的粉尘，大大的降低了玻璃幕墙美观。

无论是大面积还是小面积很让人苦恼的就是室外的玻璃清洁问题，当前，大多数玻璃幕墙都是采用人工清洁的方式，通过雇佣家政保洁公司存在成本高、有一定安全风险、清洁效率一般等问题。基于大气压强原理的玻璃幕墙清洁机通过吸附玻璃墙上，自动行走清洁玻璃，完全代替人工，节约了成本，避免了人员的安全隐患。

2 功能实现及原理

机器采用大气压强的原理能吸附于玻璃墙面上，利用感知原理和光的折射、反射原理使产品能够在清洁过程中自动避开障碍物，基于光信号与电信号的转换原理将信号传输给单片机，单片机再将信号传输给驱动模块，驱动模块再将信号传输给电机，电机通过电能转换成机械能原理和电磁场原理带动轮子转动，达到产品能自动爬行的效果。结构图如图1所示。

图1 基于大气压强原理的玻璃幕墙清洁机结构图

3 吸附玻璃原理

根据物理学中大气压强原理，利用清洁机底部的真空吸附装置，强有力的吸附在玻璃上，吸附之前，清洁机里外大气压是相等的，启动吸附装置后，吸附装置与玻璃紧贴一起，里外的大气压不同，从而产生了气压差，达到吸附玻璃功能。

真空吸附装置带动清洁装置完成对玻璃进行清洁，清洁机前后左右四个方向的红外传感器检测是否有障碍物，完成自动避障功能，驱动电机衔接爬行装置使清洁机完成自动行驶功能。实物模型如图2所示。

图2 基于大气压强原理的玻璃幕墙清洁机实物图

4 实现自动爬行功能

采用真空吸附装置达到吸附玻璃墙面，电机装置同时又进行自动爬行功能，我们在设计清洁机的两边分别安装1个旋转式驱动电机，红外传感通过转换电路变成电信号输出传送给单片机，通过单片内部程序的处理运算后，将信号发送给振幅器，通过PWM调制信号经过单片机处理，发送信号到驱动电机使机器正反转控制，电机带动清洁装置和轮子顺时针与逆时针的转动，从而到达自动爬行与转弯功能。

5 未来展望

本项目是一个全新的概念，利用大气压强原理使机器吸附在玻璃墙面，驱动电机以及红外避障功能使机器进行全自动抛光清洁，不仅体积小、而且方便使用，用它取代传统的人工手柄清洁内外玻璃墙面，不但提高工作效率，而且还适用于不同高度的内外玻璃墙面清洁，产品具有吸附装置、爬行装置、避障装置，它将会给玻璃表面清洁技术带来质的飞跃。