申请/专利权人：安徽翼讯飞行安全技术有限公司

申请日：2016-09-29

公开（公告）日：2019-11-29

公开（公告）号：CN106466153B

主分类号：A47L11/38(20060101)

分类号：A47L11/38(20060101);A47L11/40(20060101);B64C39/02(20060101);E04G23/00(20060101)

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2019.11.29#授权;2017.03.29#实质审查的生效;2017.03.01#公开

摘要：本发明揭示了一种玻璃外墙清洁无人机，包括无人机单元和地面单元，信号线、电源线和水管绑缚在一起构成工作线缆，所述无人机单元和地面单元之间通过工作线缆连接；本发明的优点在于使用方便，能够安全、高效的进行外墙清洁，且仅需要单人操作即可，降低了清洁外墙工作的劳动强度。

主权项：1.玻璃外墙清洁无人机，其特征在于：包括无人机单元和地面单元，信号线、电源线和水管绑缚在一起构成工作线缆，所述无人机单元和地面单元之间通过工作线缆连接；无人机单元：旋翼无人机下方固定有云台，所述云台上水平固定有1-5个毛刷电机，每个所述毛刷电机的输出轴均水平设置朝向云台的前方，所述输出轴上均固定有毛刷盘，所述毛刷盘上设有用于清洁的毛刷，所述水管端头固定有喷嘴，所述喷嘴数量与毛刷电机数量相同，每个所述毛刷盘上方均固定有一个喷嘴，每个所述喷嘴的喷射方向倾斜向下,所述云台上固定有向下测量飞行高度的激光测距传感器，激光测距传感器输出距离信号至信号线；地面单元：包括储液容器、电源、控制器和卷筒，所述电源连接电源线，所述卷筒用于收放工作线缆并由绕卷电机驱动，所述水管另一端连接水泵，所述水泵抽取储液容器内的液体，所述控制器连接信号线并输出控制信号至绕卷电机，用于遥控旋翼无人机、毛刷电机、水泵的遥控器连接控制器;所述毛刷电机均固定在电机支架上，所述电机支架固定在云台的滑轨上，所述电机支架与云台之间设有支撑弹簧，所述支撑弹簧轴向与滑轨的滑动方向相同，所述滑轨布置方向与毛刷电机输出轴方向相同；所述云台后方设有竖直固定的推进旋翼，所述推进旋翼将旋翼无人机向云台前方推进，所述支撑弹簧与电机支架之间设有压力传感器，所述压力传感器输出感应信号至信号线；所述云台四周均固定有障碍物雷达，所述障碍物雷达输出距离信号直至信号线；所述地面单元固定在小车上，所述小车具有驻车机构，所述小车上设有用于停放无人机单元的停放平台，所述停放平台上设有固定无人机单元的固定带或固定夹具；所述卷筒上设有用于测量工作线缆放出长度的放卷长度测量单元，所述放卷长度测量单元输出长度信号至控制器，所述储液容器内设有水位感应单元，所述水位感应单元输出水位信号至控制器，所述控制器配有报警单元和显示器；无人机单元和地面单元上均设有GPS单元，所述GPS单元均输出信号至控制器获得无人机单元和地面单元的水平方向间距。

全文数据：玻璃外墙清洁无人机技术领域[0001] 本发明涉及无人机领域，尤其涉及用于清洁的无人机。背景技术[0002]目前，高大建筑物进行外墙清洁时，大都需要“蜘蛛人”攀爬在外墙上人工清洁，这项工作不仅存在风险，而且工作人员也需要不停的升降补给更换清洁设备，费事费力。发明内容[0003] 本发明所要解决的技术问题是实现一种利用无人机进行外墙清洁的设备。[0004] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为:玻璃外墙清洁无人机，包括无人机单元和地面单元，信号线、电源线和水管绑缚在一起构成工作线缆，所述无人机单元和地面单元之间通过工作线缆连接；[0005] 无人机单元:旋翼无人机下方固定有云台，所述云台上水平固定有1-5个毛刷电机，每个所述毛刷电机的输出轴均水平设置朝向云台的前方，所述输出轴上均固定有毛刷盘，所述毛刷盘上设有用于清洁的毛刷，所述水管端头固定有喷嘴，所述喷嘴设数量与毛刷电机数量相同，每个所述毛刷盘上方均固定有一个喷嘴，每个所述喷嘴的喷射方向倾斜向下，所述云台上固定有向下测量飞行高度的激光测距传感器，激光测距传感器输出距离信号至信号线；[0006] 地面单元:包括储液容器、电源、控制器和卷筒，所述电源连接电源线，所述卷筒用于收放工作线缆并由绕卷电机驱动，所述水管另一端连接水栗，所述水栗抽取储液容器内的液体，所述控制器连接信号线并输出控制信号至绕卷电机，用于遥控旋翼无人机、毛刷电机、水栗的遥控器连接控制器。[0007] 所述毛刷电机均固定在电机支架上，所述电机支架固定在云台的滑轨上，所述电机支架与云台之间设有支撑弹簧，所述支撑弹簧轴向与滑轨的滑动方向相同，所述滑轨布置方向与毛刷电机输出轴方向相同。[0008] 所述云台后方设有竖直固定的推进旋翼，所述推进旋翼将旋翼无人机向云台前方推进，所述支撑弹簧与电机支架之间设有压力传感器，所述压力传感器输出感应信号至信号线。[0009] 所述云台四周均固定有障碍物雷达，所述障碍物雷达输出距离信号直至信号线。[0010] 所述地面单元固定在小车上，所述小车具有驻车机构，所述小车上设有用于停放无人机单元的停放平台，所述停放平台上设有固定无人机单元的固定带或固定夹具。[0011] 所述卷筒上设有用于测量工作线缆放出长度的放卷长度测量单元，所述放卷长度测量单元输出长度信号至控制器，所述储水容器内设有水位感应单元，所述水位感应单元输出水位信号至控制器，所述控制器配有报警单元和显示器。[0012] 所云台无人机单元和地面单元上均设有GPS单元，所述GPS单元均输出信号至控制器获得无人机单元和地面单元的水平方向间距。[0013] 基于所述玻璃外墙清洁无人机的控制方法:[0014] 玻璃外墙清洁无人机启动后，由遥控器遥控旋翼无人机、毛刷电机、水栗工作；[0015] 旋翼无人机起飞时，控制器根据无人机单元与地面单元的距离控制放卷电机正转、翻转或停止，所述放卷电机的放卷长度等于无人机单元与地面单元的距离+安全距离，所述安全距离随无人机单元与地面单元的距离增大而增加；[0016]当启动毛刷电机且压力传感器产生压力信号时，推进旋翼启动，推进旋翼使压力传感器的数值维持在预设阈值范围之内，且压力传感器的数值越大推进旋翼转速越慢，压力传感器的数值越小推进旋翼转速越快；当推进旋翼启动过程中，若压力传感器无压力信号，则关闭推进旋翼。[0017]当玻璃外墙清洁无人机工作时获得以下任意信号，则进行报警并给予相应提示；[0018] I当毛刷电机工作时，压力传感器获得的压力数值在预设阈值范围之外；[0019] 2当水栗工作时，水位感应单元获得的水位数值低于预设阈值；[0020] 3当电源电量低于预设安全值时；[0021] 4当障碍物雷达检测到障碍物距离小于预设阈值时；[0022] 5当放卷长度测量单元检测到放卷长度大于预设阈值时。[0023] 本发明的优点在于使用方便，能够安全、高效的进行外墙清洁，且仅需要单人操作即可，降低了清洁外墙工作的劳动强度。附图说明[0024]下面对本发明说明书中每幅附图表达的内容作简要说明:[0025]图1为玻璃外墙清洁无人机结构框图。具体实施方式[0026] 本发明玻璃外墙清洁无人机包括无人机单元和地面单元，无人机单元和地面单元之间通过工作线缆连接，工作线缆由信号线、电源线和水管绑缚在一起构成，将玻璃外墙清洁无人机分成上述两个部分，能够极大的提高了无人机单元的灵活性，以及空中作业的续航能力。[0027] 无人机单元主体飞行机构为旋翼无人机，旋翼无人机的下方固定有云台，云台分前方和后方，云台前方固定有毛刷电机，毛刷电机的输出轴水平设置朝向云台的前方，输出轴上固定有毛刷盘，毛刷盘用于清洁外墙。[0028]云台上水平固定有1-5个毛刷电机，根据无人机的负载能力设定，毛刷电机越多，清洁的面积越大，每个毛刷电机的输出轴均水平设置朝向云台的前方，输出轴上均固定有毛刷盘，毛刷盘上设有用于清洁的毛刷，每个毛刷盘相互间紧邻，避免清洁死角，并且所有毛刷盘的刷毛伸出位置在同一平面，水管端头固定有喷嘴，喷嘴设数量与毛刷电机数量相同，即每个毛刷盘上方均固定有一个喷嘴，每个喷嘴的喷射方向倾斜向下，这样能够让喷嘴喷出的水流冲击墙面，提高清洁效果，同时能够冲洗掉毛刷上的污渍，清洁外墙时，自上而下清洁，能够更加有效和高效的进行墙面清洁。[0029] 为确保刷墙时的可靠性和安全性，毛刷电机固定在电机支架上，电机支架固定在云台的滑轨上，电机支架与云台之间设有支撑弹簧，弹簧既有缓冲作用，避免无人机与外墙产生撞击，也能够配合推进旋翼使毛刷盘挤压外墙，提高清洁效果，支撑弹簧轴向与滑轨的滑动方向相同，滑轨布置方向与毛刷电机输出轴方向相同。云台后方设有竖直固定的推进旋翼，推进旋翼将旋翼无人机向云台前方推进，支撑弹簧与电机支架之间设有压力传感器，压力传感器输出感应信号至信号线。通过压力传感器能够检测出毛刷盘挤压外面的力度，从而闭环控制推进旋翼。[0030] 云台四周均固定有障碍物雷达，障碍物雷达输出距离信号直至信号线，通过障碍物雷达能够实时让工作人员了解无人机单元与周围障碍物也包括外墙的距离，以避免视觉盲区和距离过远产生的视觉误差，提高操作的可靠性，障碍物雷达可以通显示器显示相应数据。[0031] 地面单元包括储液容器、电源、控制器、卷筒，地面单元固定在小车上，方便转运，小车具有驻车机构，保证装置工作时，小车不会随意移动，提高操作安全性，小车上设有用于停放无人机单元的停放平台，停放平台上设有固定无人机单元的固定带或固定夹具，在小车移动时，能够保证无人机单元的不会跌落。[0032] 电源通过电源线为整个无人机单元供电，也为地面单元供电，有效为电源配备电池管理单元，并将电池数据输送至显示器显示，让工作人员实时了解电源状态。[0033] 卷筒用于收放工作线缆并由绕卷电机驱动，水管另一端连接水栗，水栗抽取储液容器内的液体，储水容器内设有水位感应单元，水位感应单元输出水位信号至控制器，水位数据可以在显示器上显示，并在水位过低时报警，方便工作人员及时补给。[0034] 为了自动化控制工作线缆的放线长度，云台上固定有向下测量飞行高度的激光测距传感器，激光测距传感器输出的距离通过信号线输送至控制器，从而通过获得无人机单元的起飞高度获得无人机单元与地面单元的大致距离，控制器通过该距离信号控制绕卷电机工作，从而控制放线的长度，为进一步提高所获得无人机单元与地面单元距离的精度，云台无人机单元和地面单元上均设有GPS单元，所述GPS单元均输出信号至控制器获得无人机单元和地面单元的水平方向间距，从而能够利用勾股定理获得更加精确的无人机单元与地面单元的距离，提高工作线缆放线长度的精度。[0035] 卷筒上设有用于测量工作线缆放出长度的放卷长度测量单元，放卷长度测量单元输出长度信号至控制器，控制器配有报警单元和显示器，可以显示不同的参数、数据，并利用报警单元给予工作人员相应的报警提示，用于遥控旋翼无人机、毛刷电机、水栗的遥控器连接控制器，控制器连接信号线，发出控制信号至无人机单元。[0036]由于卷筒工作为旋转状态，因此工作线缆的卷筒端具有一个旋转接头与地面单元的各个设备连接，旋转接头包括水管旋转接头、以及电源线和信号线的旋转接头，由于线、管具有三个，可以将部分部件与卷筒固接，保持同步旋转即可，也可以采用卷筒两头分别出线、管的方式，解决接线、接管问题。[0037] 基于上述玻璃外墙清洁无人机的控制方法:[0038] 玻璃外墙清洁无人机启动后，由遥控器遥控旋翼无人机、毛刷电机、水栗工作，遥控信号包括旋翼无人机的飞行，毛刷电机和水栗的启闭；[0039] 旋翼无人机起飞时，控制器根据无人机单元与地面单元的距离控制放卷电机正转、翻转或停止，放卷电机的放卷长度等于无人机单元与地面单元的距离+安全距离，所述安全距离随无人机单元与地面单元的距离增大而增加，从而使工作线缆始终保持在一个安全的放卷长度上；[0040]当启动毛刷电机且压力传感器产生压力信号时，推进旋翼启动，推进旋翼使压力传感器的数值维持在预设阈值范围之内，且压力传感器的数值越大推进旋翼转速越慢，压力传感器的数值越小推进旋翼转速越快，自动无极调节；当推进旋翼启动过程中，若压力传感器无压力信号，则关闭推进旋翼。推进旋翼有设置有转速上下限，工作时的转速调节范围在这个上下限之内，通过上述方式控制推进旋翼启闭和转速，使得清洁工作的操作方便可靠，自动化程度更高，也使得清洁工作更加的安全。[0041]当玻璃外墙清洁无人机工作时获得以下任意信号，则进行报警并给予相应提示；[0042] I当毛刷电机工作时，压力传感器获得的压力数值在预设阈值范围之外；[0043] 2当水栗工作时，水位感应单元获得的水位数值低于预设阈值；[0044] 3当电源电量低于预设安全值时；[0045] 4当障碍物雷达检测到障碍物距离小于预设阈值时；[0046] 5当放卷长度测量单元检测到放卷长度大于预设阈值时；[0047] 通过上述预警，使得装置工作更加安全可靠。

权利要求：1.玻璃外墙清洁无人机，其特征在于:包括无人机单元和地面单元，信号线、电源线和水管绑缚在一起构成工作线缆，所述无人机单元和地面单元之间通过工作线缆连接；无人机单元:旋翼无人机下方固定有云台，所述云台上水平固定有1-5个毛刷电机，每个所述毛刷电机的输出轴均水平设置朝向云台的前方，所述输出轴上均固定有毛刷盘，所述毛刷盘上设有用于清洁的毛刷，所述水管端头固定有喷嘴，所述喷嘴设数量与毛刷电机数量相同，每个所述毛刷盘上方均固定有一个喷嘴，每个所述喷嘴的喷射方向倾斜向下，所述云台上固定有向下测量飞行高度的激光测距传感器，激光测距传感器输出距离信号至信号线；地面单元:包括储液容器、电源、控制器和卷筒，所述电源连接电源线，所述卷筒用于收放工作线缆并由绕卷电机驱动，所述水管另一端连接水栗，所述水栗抽取储液容器内的液体，所述控制器连接信号线并输出控制信号至绕卷电机，用于遥控旋翼无人机、毛刷电机、水栗的遥控器连接控制器。2.根据权利要求1所述的玻璃外墙清洁无人机，其特征在于:所述毛刷电机均固定在电机支架上，所述电机支架固定在云台的滑轨上，所述电机支架与云台之间设有支撑弹簧，所述支撑弹簧轴向与滑轨的滑动方向相同，所述滑轨布置方向与毛刷电机输出轴方向相同。3.根据权利要求2所述的玻璃外墙清洁无人机，其特征在于:所述云台后方设有竖直固定的推进旋翼，所述推进旋翼将旋翼无人机向云台前方推进，所述支撑弹簧与电机支架之间设有压力传感器，所述压力传感器输出感应信号至信号线。4.根据权利要求3所述的玻璃外墙清洁无人机，其特征在于:所述云台四周均固定有障碍物雷达，所述障碍物雷达输出距离信号直至信号线。5.根据权利要求1、2、3或4所述的玻璃外墙清洁无人机，其特征在于:所述地面单元固定在小车上，所述小车具有驻车机构，所述小车上设有用于停放无人机单元的停放平台，所述停放平台上设有固定无人机单元的固定带或固定夹具。6.根据权利要求7所述的玻璃外墙清洁无人机，其特征在于:所述卷筒上设有用于测量工作线缆放出长度的放卷长度测量单元，所述放卷长度测量单元输出长度信号至控制器，所述储水容器内设有水位感应单元，所述水位感应单元输出水位信号至控制器，所述控制器配有报警单元和显示器。7.根据权利要求1或6所述的玻璃外墙清洁无人机，其特征在于:所云台无人机单元和地面单元上均设有GPS单元，所述GPS单元均输出信号至控制器获得无人机单元和地面单元的水平方向间距。8.基于权利要求1-7中任一项所述玻璃外墙清洁无人机的控制方法，其特征在于:玻璃外墙清洁无人机启动后，由遥控器遥控旋翼无人机、毛刷电机、水栗工作；旋翼无人机起飞时，控制器根据无人机单元与地面单元的距离控制放卷电机正转、翻转或停止，所述放卷电机的放卷长度等于无人机单元与地面单元的距离+安全距离，所述安全距离随无人机单元与地面单元的距离增大而增加；当启动毛刷电机且压力传感器产生压力信号时，推进旋翼启动，推进旋翼使压力传感器的数值维持在预设阈值范围之内，且压力传感器的数值越大推进旋翼转速越慢，压力传感器的数值越小推进旋翼转速越快;当推进旋翼启动过程中，若压力传感器无压力信号，则关闭推进旋翼。9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于:当玻璃外墙清洁无人机工作时获得以下任意信号，则进行报警并给予相应提示；1当毛刷电机工作时，压力传感器获得的压力数值在预设阈值范围之外；2当水栗工作时，水位感应单元获得的水位数值低于预设阈值；3当电源电量低于预设安全值时4当障碍物雷达检测到障碍物距离小于预设阈值时；5当放卷长度测量单元检测到放卷长度大于预设阈值时。

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