文档介绍：我国智能外墙清洁机器人发展及应用
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摘要：现代城市化发展造就了更多高层建筑，但也伴随着一系列非常繁重的清洗任务。智能外墙清洗机器人的使用，将极大程度上将人从高危、繁重的劳动环境中解放出来。近年来，我国建筑外表面清洁机器人获得了一定的发展，多家企业及高校就智能外墙清洁技术展开深入研究，但仍无法满足大规模市场需求。针对建筑清洁现状，结合智能外墙清洁关键技术及国內清洁市场行情，探究当前我国智能外墙清洁机器人发展及应用状况，为相关技术创新和产品研发提供参考。
关键词：外墙清洁;智能清洁机器人;传感技术;人工智能
DOI： 开放科学（资源服务）标识码（OSID）：
中图分类号：TP301文献标识码：A 文章编号：1672-7800（2020）006-0053-04
0 引言
随着现代城市化的发展，城市高层及超高层建筑成为普遍现象。在外墙建设方面，这些建筑趋向于采用大面积的玻璃、铝板等作为墙面材料，这为城市景观增添了亮色。但常年曝露在外经历风吹雨打日晒的建筑外墙表面会严重风化并积累大量污垢，不仅影响其美观，更会降低其使用寿命。因此，定期清洁维护现代建筑外墙尤为重要。
迄今为止，国内本土房屋建筑面积近600亿m2，其中外墙占5%，且逐年递增，假如按2-3元/m2的收费标准每年清洗一次计算，国内幕墙清洗市场规模也达到近百亿。这个近百亿的市场规模，却长期依赖于3种清洁方式：“蜘蛛人”运用吊绳、吊板、水桶进行清洗;借助升降平台、吊篮等工具移动工人至指定位置进行清洗;楼顶吊索轨道系统将插窗机对准窗户进行清洁。前两种不仅效率低下且劳动强度及危险系数极高，第二种作业成本高，第三种初期投入高，要求其在建设时就将擦窗系统考虑在内，不符合现实。此外，我国老龄化不断加深，新一代年轻劳动者鲜有愿意从事一线清洁作业，且高空清洁对劳动者要求更高，因此极少有人选择从事该项工作。鉴于此，清洁市场迫切需要能够部分或者全部代替人工的清洁用机器，将人从繁重的工作环境中解放出来。
1 国内智能外墙清洁技术研究现状
随着时代的发展与科技的进步，国内外学者就智能外墙清洗模式纷纷提出各自的解决方案，相关研究成果涌现，许多专利已产品化甚至商业化。由于国外研究较早，且机器人技术较为成熟，故其高楼外墙智能清洁技术发展较快，与国内相比优势明显;国内研究起步较晚，相关产品依赖进口，研发技术也受限，但随着业内人士的不懈努力，近年来也已取得了长足进步。
1996年，上海大学特种机器人应用研究室提出了一种能行走于高层全封闭玻璃结构外墙的垂直壁面行走机器人。该机器人采用真空吸附方式、两组独立驱动的脚掌以及三层框架相对移动的结构设计。
在国家“863”高科技机器人计划资助下，1999年哈尔滨工业大学机器人研究所针对高层建筑玻璃幕墙的清洁，专门设计了单吸盘负压吸附结构的CLR-Ⅱ型壁面清洗机器人，其密封结构采用自行设计的气囊一弹簧组合的囊式气垫密封法，使得机器人在跨过壁面几毫米沟台的同时仍能维持可靠移动。
北京航空航天大学于2000年提出了一种灵巧擦窗机器人设计，该机器人采用滑动密封吸盘吸附及履带驱动的双车体结构，利用风机产生真空实现吸附。其独特的腰关节设计，赋予各单车体最大限度的独立运动能力;其肘关节设计实现了双车体间的协作运动，可实现越障和壁面转换运动。
上海交通大学于2006年开发出一种带滑动式吸盘的爬壁机器人，其采用柔性吸附机构作为密封装置的滑动式吸盘，可实时调整控制滑动吸盘吸附力，以适应不光整的玻璃幕墙表面，通过楼顶安全装置控制机器人遍历幕墙，极大程度简化了机器人系统。
哈尔滨理工大学设计了一种主要运用于中低层建筑的仿生爬壁机器人，依靠双柔索驱动机构和偏角检测机构，协调收放双柔索以实现机器人在玻璃幕墙上任意位置的移动。
哈尔滨工业大学采用螺旋桨产生压力吸附于壁面的玻璃幕墙清洗机器人，根据各旋翼产生的不同推力调整姿态，以适应不同倾斜程度的壁面，采用距离与视觉同步检测方式，准确定位障碍。
青岛科技大学通过夹紧装置中夹紧爪的交替夹紧和释放，配合竖直方向移动机构丝杠的往复运动实现玻璃幕墙清洗机器人的竖直方向运动。
天津理工大学采用新型简易无源负压机构实现智能擦窗爬壁机器人功耗降低与噪音减轻。
东南大学推出一种采用电动推杆腿足式吸盘吸附行走方式配合水雾