本發(fā)明涉及無人機(jī)領(lǐng)域，尤其涉及用于清潔的無人機(jī)。
背景技術(shù)：
目前，高大建筑物進(jìn)行外墻清潔時(shí)，大都需要“蜘蛛人”攀爬在外墻上人工清潔，這項(xiàng)工作不僅存在風(fēng)險(xiǎn)，而且工作人員也需要不停的升降補(bǔ)給更換清潔設(shè)備，費(fèi)事費(fèi)力。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是實(shí)現(xiàn)一種利用無人機(jī)進(jìn)行外墻清潔的設(shè)備。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：玻璃外墻清潔無人機(jī)，包括無人機(jī)單元和地面單元，信號(hào)線、電源線和水管綁縛在一起構(gòu)成工作線纜，所述無人機(jī)單元和地面單元之間通過工作線纜連接；
無人機(jī)單元：旋翼無人機(jī)下方固定有云臺(tái)，所述云臺(tái)上水平固定有1-5個(gè)毛刷電機(jī)，每個(gè)所述毛刷電機(jī)的輸出軸均水平設(shè)置朝向云臺(tái)的前方，所述輸出軸上均固定有毛刷盤，所述毛刷盤上設(shè)有用于清潔的毛刷，所述水管端頭固定有噴嘴，所述噴嘴設(shè)數(shù)量與毛刷電機(jī)數(shù)量相同，每個(gè)所述毛刷盤上方均固定有一個(gè)噴嘴，每個(gè)所述噴嘴的噴射方向傾斜向下，所述云臺(tái)上固定有向下測(cè)量飛行高度的激光測(cè)距傳感器，激光測(cè)距傳感器輸出距離信號(hào)至信號(hào)線；
地面單元：包括儲(chǔ)液容器、電源、控制器和卷筒，所述電源連接電源線，所述卷筒用于收放工作線纜并由繞卷電機(jī)驅(qū)動(dòng)，所述水管另一端連接水泵，所述水泵抽取儲(chǔ)液容器內(nèi)的液體，所述控制器連接信號(hào)線并輸出控制信號(hào)至繞卷電機(jī)，用于遙控旋翼無人機(jī)、毛刷電機(jī)、水泵的遙控器連接控制器。
所述毛刷電機(jī)均固定在電機(jī)支架上，所述電機(jī)支架固定在云臺(tái)的滑軌上，所述電機(jī)支架與云臺(tái)之間設(shè)有支撐彈簧，所述支撐彈簧軸向與滑軌的滑動(dòng)方向相同，所述滑軌布置方向與毛刷電機(jī)輸出軸方向相同。
所述云臺(tái)后方設(shè)有豎直固定的推進(jìn)旋翼，所述推進(jìn)旋翼將旋翼無人機(jī)向云臺(tái)前方推進(jìn)，所述支撐彈簧與電機(jī)支架之間設(shè)有壓力傳感器，所述壓力傳感器輸出感應(yīng)信號(hào)至信號(hào)線。
所述云臺(tái)四周均固定有障礙物雷達(dá)，所述障礙物雷達(dá)輸出距離信號(hào)直至信號(hào)線。
所述地面單元固定在小車上，所述小車具有駐車機(jī)構(gòu)，所述小車上設(shè)有用于停放無人機(jī)單元的停放平臺(tái)，所述停放平臺(tái)上設(shè)有固定無人機(jī)單元的固定帶或固定夾具。
所述卷筒上設(shè)有用于測(cè)量工作線纜放出長(zhǎng)度的放卷長(zhǎng)度測(cè)量單元，所述放卷長(zhǎng)度測(cè)量單元輸出長(zhǎng)度信號(hào)至控制器，所述儲(chǔ)水容器內(nèi)設(shè)有水位感應(yīng)單元，所述水位感應(yīng)單元輸出水位信號(hào)至控制器，所述控制器配有報(bào)警單元和顯示器。
所云臺(tái)無人機(jī)單元和地面單元上均設(shè)有GPS單元，所述GPS單元均輸出信號(hào)至控制器獲得無人機(jī)單元和地面單元的水平方向間距。
基于所述玻璃外墻清潔無人機(jī)的控制方法：
玻璃外墻清潔無人機(jī)啟動(dòng)后，由遙控器遙控旋翼無人機(jī)、毛刷電機(jī)、水泵工作；
旋翼無人機(jī)起飛時(shí)，控制器根據(jù)無人機(jī)單元與地面單元的距離控制放卷電機(jī)正轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)或停止，所述放卷電機(jī)的放卷長(zhǎng)度等于無人機(jī)單元與地面單元的距離+安全距離，所述安全距離隨無人機(jī)單元與地面單元的距離增大而增加；
當(dāng)啟動(dòng)毛刷電機(jī)且壓力傳感器產(chǎn)生壓力信號(hào)時(shí)，推進(jìn)旋翼啟動(dòng)，推進(jìn)旋翼使壓力傳感器的數(shù)值維持在預(yù)設(shè)閾值范圍之內(nèi)，且壓力傳感器的數(shù)值越大推進(jìn)旋翼轉(zhuǎn)速越慢，壓力傳感器的數(shù)值越小推進(jìn)旋翼轉(zhuǎn)速越快；當(dāng)推進(jìn)旋翼啟動(dòng)過程中，若壓力傳感器無壓力信號(hào)，則關(guān)閉推進(jìn)旋翼。
當(dāng)玻璃外墻清潔無人機(jī)工作時(shí)獲得以下任意信號(hào)，則進(jìn)行報(bào)警并給予相應(yīng)提示；
1)當(dāng)毛刷電機(jī)工作時(shí)，壓力傳感器獲得的壓力數(shù)值在預(yù)設(shè)閾值范圍之外；
2)當(dāng)水泵工作時(shí)，水位感應(yīng)單元獲得的水位數(shù)值低于預(yù)設(shè)閾值；
3)當(dāng)電源電量低于預(yù)設(shè)安全值時(shí)；
4)當(dāng)障礙物雷達(dá)檢測(cè)到障礙物距離小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)；
5)當(dāng)放卷長(zhǎng)度測(cè)量單元檢測(cè)到放卷長(zhǎng)度大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于使用方便，能夠安全、高效的進(jìn)行外墻清潔，且僅需要單人操作即可，降低了清潔外墻工作的勞動(dòng)強(qiáng)度。
附圖說明
下面對(duì)本發(fā)明說明書中每幅附圖表達(dá)的內(nèi)容作簡(jiǎn)要說明：
圖1為玻璃外墻清潔無人機(jī)結(jié)構(gòu)框圖。
具體實(shí)施方式
本發(fā)明玻璃外墻清潔無人機(jī)包括無人機(jī)單元和地面單元，無人機(jī)單元和地面單元之間通過工作線纜連接，工作線纜由信號(hào)線、電源線和水管綁縛在一起構(gòu)成，將玻璃外墻清潔無人機(jī)分成上述兩個(gè)部分，能夠極大的提高了無人機(jī)單元的靈活性，以及空中作業(yè)的續(xù)航能力。
無人機(jī)單元主體飛行機(jī)構(gòu)為旋翼無人機(jī)，旋翼無人機(jī)的下方固定有云臺(tái)，云臺(tái)分前方和后方，云臺(tái)前方固定有毛刷電機(jī)，毛刷電機(jī)的輸出軸水平設(shè)置朝向云臺(tái)的前方，輸出軸上固定有毛刷盤，毛刷盤用于清潔外墻。
云臺(tái)上水平固定有1-5個(gè)毛刷電機(jī)，根據(jù)無人機(jī)的負(fù)載能力設(shè)定，毛刷電機(jī)越多，清潔的面積越大，每個(gè)毛刷電機(jī)的輸出軸均水平設(shè)置朝向云臺(tái)的前方，輸出軸上均固定有毛刷盤，毛刷盤上設(shè)有用于清潔的毛刷，每個(gè)毛刷盤相互間緊鄰，避免清潔死角，并且所有毛刷盤的刷毛伸出位置在同一平面，水管端頭固定有噴嘴，噴嘴設(shè)數(shù)量與毛刷電機(jī)數(shù)量相同，即每個(gè)毛刷盤上方均固定有一個(gè)噴嘴，每個(gè)噴嘴的噴射方向傾斜向下，這樣能夠讓噴嘴噴出的水流沖擊墻面，提高清潔效果，同時(shí)能夠沖洗掉毛刷上的污漬，清潔外墻時(shí)，自上而下清潔，能夠更加有效和高效的進(jìn)行墻面清潔。
為確保刷墻時(shí)的可靠性和安全性，毛刷電機(jī)固定在電機(jī)支架上，電機(jī)支架固定在云臺(tái)的滑軌上，電機(jī)支架與云臺(tái)之間設(shè)有支撐彈簧，彈簧既有緩沖作用，避免無人機(jī)與外墻產(chǎn)生撞擊，也能夠配合推進(jìn)旋翼使毛刷盤擠壓外墻，提高清潔效果，支撐彈簧軸向與滑軌的滑動(dòng)方向相同，滑軌布置方向與毛刷電機(jī)輸出軸方向相同。云臺(tái)后方設(shè)有豎直固定的推進(jìn)旋翼，推進(jìn)旋翼將旋翼無人機(jī)向云臺(tái)前方推進(jìn)，支撐彈簧與電機(jī)支架之間設(shè)有壓力傳感器，壓力傳感器輸出感應(yīng)信號(hào)至信號(hào)線。通過壓力傳感器能夠檢測(cè)出毛刷盤擠壓外面的力度，從而閉環(huán)控制推進(jìn)旋翼。
云臺(tái)四周均固定有障礙物雷達(dá)，障礙物雷達(dá)輸出距離信號(hào)直至信號(hào)線，通過障礙物雷達(dá)能夠?qū)崟r(shí)讓工作人員了解無人機(jī)單元與周圍障礙物(也包括外墻)的距離，以避免視覺盲區(qū)和距離過遠(yuǎn)產(chǎn)生的視覺誤差，提高操作的可靠性，障礙物雷達(dá)可以通顯示器顯示相應(yīng)數(shù)據(jù)。
地面單元包括儲(chǔ)液容器、電源、控制器、卷筒，地面單元固定在小車上，方便轉(zhuǎn)運(yùn)，小車具有駐車機(jī)構(gòu)，保證裝置工作時(shí)，小車不會(huì)隨意移動(dòng)，提高操作安全性，小車上設(shè)有用于停放無人機(jī)單元的停放平臺(tái)，停放平臺(tái)上設(shè)有固定無人機(jī)單元的固定帶或固定夾具，在小車移動(dòng)時(shí)，能夠保證無人機(jī)單元的不會(huì)跌落。
電源通過電源線為整個(gè)無人機(jī)單元供電，也為地面單元供電，有效為電源配備電池管理單元，并將電池?cái)?shù)據(jù)輸送至顯示器顯示，讓工作人員實(shí)時(shí)了解電源狀態(tài)。
卷筒用于收放工作線纜并由繞卷電機(jī)驅(qū)動(dòng)，水管另一端連接水泵，水泵抽取儲(chǔ)液容器內(nèi)的液體，儲(chǔ)水容器內(nèi)設(shè)有水位感應(yīng)單元，水位感應(yīng)單元輸出水位信號(hào)至控制器，水位數(shù)據(jù)可以在顯示器上顯示，并在水位過低時(shí)報(bào)警，方便工作人員及時(shí)補(bǔ)給。
為了自動(dòng)化控制工作線纜的放線長(zhǎng)度，云臺(tái)上固定有向下測(cè)量飛行高度的激光測(cè)距傳感器，激光測(cè)距傳感器輸出的距離通過信號(hào)線輸送至控制器，從而通過獲得無人機(jī)單元的起飛高度獲得無人機(jī)單元與地面單元的大致距離，控制器通過該距離信號(hào)控制繞卷電機(jī)工作，從而控制放線的長(zhǎng)度，為進(jìn)一步提高所獲得無人機(jī)單元與地面單元距離的精度，云臺(tái)無人機(jī)單元和地面單元上均設(shè)有GPS單元，所述GPS單元均輸出信號(hào)至控制器獲得無人機(jī)單元和地面單元的水平方向間距，從而能夠利用勾股定理獲得更加精確的無人機(jī)單元與地面單元的距離，提高工作線纜放線長(zhǎng)度的精度。
卷筒上設(shè)有用于測(cè)量工作線纜放出長(zhǎng)度的放卷長(zhǎng)度測(cè)量單元，放卷長(zhǎng)度測(cè)量單元輸出長(zhǎng)度信號(hào)至控制器，控制器配有報(bào)警單元和顯示器，可以顯示不同的參數(shù)、數(shù)據(jù)，并利用報(bào)警單元給予工作人員相應(yīng)的報(bào)警提示，用于遙控旋翼無人機(jī)、毛刷電機(jī)、水泵的遙控器連接控制器，控制器連接信號(hào)線，發(fā)出控制信號(hào)至無人機(jī)單元。
由于卷筒工作為旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此工作線纜的卷筒端具有一個(gè)旋轉(zhuǎn)接頭與地面單元的各個(gè)設(shè)備連接，旋轉(zhuǎn)接頭包括水管旋轉(zhuǎn)接頭、以及電源線和信號(hào)線的旋轉(zhuǎn)接頭，由于線、管具有三個(gè)，可以將部分部件與卷筒固接，保持同步旋轉(zhuǎn)即可，也可以采用卷筒兩頭分別出線、管的方式，解決接線、接管問題。
基于上述玻璃外墻清潔無人機(jī)的控制方法：
玻璃外墻清潔無人機(jī)啟動(dòng)后，由遙控器遙控旋翼無人機(jī)、毛刷電機(jī)、水泵工作，遙控信號(hào)包括旋翼無人機(jī)的飛行，毛刷電機(jī)和水泵的啟閉；
旋翼無人機(jī)起飛時(shí)，控制器根據(jù)無人機(jī)單元與地面單元的距離控制放卷電機(jī)正轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)或停止，放卷電機(jī)的放卷長(zhǎng)度等于無人機(jī)單元與地面單元的距離+安全距離，所述安全距離隨無人機(jī)單元與地面單元的距離增大而增加，從而使工作線纜始終保持在一個(gè)安全的放卷長(zhǎng)度上；
當(dāng)啟動(dòng)毛刷電機(jī)且壓力傳感器產(chǎn)生壓力信號(hào)時(shí)，推進(jìn)旋翼啟動(dòng)，推進(jìn)旋翼使壓力傳感器的數(shù)值維持在預(yù)設(shè)閾值范圍之內(nèi)，且壓力傳感器的數(shù)值越大推進(jìn)旋翼轉(zhuǎn)速越慢，壓力傳感器的數(shù)值越小推進(jìn)旋翼轉(zhuǎn)速越快，自動(dòng)無極調(diào)節(jié)；當(dāng)推進(jìn)旋翼啟動(dòng)過程中，若壓力傳感器無壓力信號(hào)，則關(guān)閉推進(jìn)旋翼。推進(jìn)旋翼有設(shè)置有轉(zhuǎn)速上下限，工作時(shí)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍在這個(gè)上下限之內(nèi)，通過上述方式控制推進(jìn)旋翼啟閉和轉(zhuǎn)速，使得清潔工作的操作方便可靠，自動(dòng)化程度更高，也使得清潔工作更加的安全。
當(dāng)玻璃外墻清潔無人機(jī)工作時(shí)獲得以下任意信號(hào)，則進(jìn)行報(bào)警并給予相應(yīng)提示；
1)當(dāng)毛刷電機(jī)工作時(shí)，壓力傳感器獲得的壓力數(shù)值在預(yù)設(shè)閾值范圍之外；
2)當(dāng)水泵工作時(shí)，水位感應(yīng)單元獲得的水位數(shù)值低于預(yù)設(shè)閾值；
3)當(dāng)電源電量低于預(yù)設(shè)安全值時(shí)；
4)當(dāng)障礙物雷達(dá)檢測(cè)到障礙物距離小于預(yù)設(shè)閾值時(shí)；
5)當(dāng)放卷長(zhǎng)度測(cè)量單元檢測(cè)到放卷長(zhǎng)度大于預(yù)設(shè)閾值時(shí)；
通過上述預(yù)警，使得裝置工作更加安全可靠。