高层建筑玻璃幕墙自动清洗机三维结构设计及有限元分析_王素艳
高层玻璃幕墙清洗机器人机械部分设计
1 绪论1.1 高层玻璃幕墙清洗机器人研发意义随着人口规模的不断扩大，城市高层建筑越来越多。
摩天大楼逐渐成为生活中常见的一景。
由于玻璃具有采光性好、保温性好、防潮性好等诸多优点，同时，由于彩色玻璃美观大方，所以越来越多的高层建筑选择了用玻璃幕墙。
目前，我国大部分玻璃幕墙的清洗都需要依靠“蜘蛛人”来完成，但是，这种高空作业有一定的危险性。
因此，需要一个能够代替人力完成清洗任务的机器人。
1.2 高层玻璃幕墙清洗机器人研究现状及分析1.2.1国外玻璃幕墙清洗机器人研究现状德国相关公司委托制作的“SKYWAH”是这个星球上第一个能够成功制作出来的清洗机器人。
这个庞大的机器人主要结构是个多关节巨型伸缩臂，能够在距离33米的地方完成工作。
所有的轴采用抗拉钢材并采用液压驱动，所以结构重量较轻。
这一款清洗机器装置安装在四轮驱动的汽车相关底盘上，清洗刷较长，定位精度高。
该机器人可以在人的监视下完成清洗工作，动作灵活。
与我们一衣带水的邻国——日本，他们的机器人公司之一——BE公司研制过一款轨道已经固定好的的专门用于擦玻璃的机器人，依据安装在楼顶的轨道和相关的提升系统，清洗机可以准确地对准窗户。
该设备优点是自动化程度相对较高。
但是，一般建筑在设计之初不会将擦窗系统考虑其中，使该机构适用性大大降低。
图自动清洗机-1图21-1SKYWAH德国玛歌堡的费劳恩霍费尔相关的研究所是德意志共和国主要的生产和自动化中心，它们在过去的这些年，曾经较为成功地研究了一系列清洗机器人。
该机器人可横向、可纵向，随心所欲完成清洗任务。
德国佛拉货福尔研究所研制了一种名为SIRIUSC的清洗机器人。
在那些要清洗的相关建筑物上，我们放在了上面一辆跟随及其运动的小车，这辆小车不紧急今年能够起到定位的作用，而且还能对装置起到安全保护的作用。
机器人坐竖直运动，左右移动依靠小车来完成。
美国航空航天宇航局下属的机器人公司，在上个世纪研制了爬壁机器人“Sky Washer”（用于清洗摩天大楼），它重大约四十斤，该机器人利用两组框架（L型）进行相对滑动，交替吸附来实现机器人的移动。
高层玻璃幕墙清扫机器人机械部分设计
高层玻璃幕墙清扫机器人机械部分设计简介本文档旨在描述高层玻璃幕墙清扫机器人的机械部分设计。
该机器人旨在提供一种自动化的清洁解决方案，用于清扫高层建筑的玻璃幕墙表面。
设计要求1. 结构稳定性：机器人的机械结构应具备足够的稳定性，以确保在高层建筑表面操作时不会发生意外。
2. 清洁效果：机器人的设计应能够有效地清洁玻璃幕墙表面，确保清洁效果达到预期。
3. 安全性：机器人设计应考虑到操作人员和周围环境的安全性，防止意外事故的发生。
4. 可靠性：机器人的机械部分应具备足够的可靠性，以确保长时间连续运行而无需频繁维修。
机械设计方案1. 结构设计- 机器人采用轮式移动结构，以确保在玻璃幕墙表面灵活移动。
- 主要结构材料选用高强度合金材料，以提供足够的结构稳定性和耐久性。
2. 清洁装置设计- 清洁装置采用可调节压力的喷水系统，以确保在不同情况下可选择适当的清洁压力。
- 清洁装置具备自动水量控制功能，避免浪费水资源。
- 配备可更换的清洁刷头，以适应不同类型的污垢和玻璃表面。
3. 安全设计- 机器人配备多重传感器系统，用于探测周围环境并避免与障碍物碰撞。
- 设计紧急停止按钮，以便在发生紧急情况时迅速停止机器人运行。
- 紧急疏散系统的设计，用于安全疏散操作人员。
4. 可靠性设计- 机器人配备电池和供电管理系统，以确保能够持续进行长时间的清洁操作。
- 机械部分采用模块化设计，方便更换和维修损坏或老化的部件。
结论高层玻璃幕墙清扫机器人的机械部分设计考虑了结构稳定性、清洁效果、安全性和可靠性等要求。
采用了轮式移动结构、可调节压力的喷水系统、多重传感器系统等设计方案，以提供一个自动化、高效、安全、可靠的清洁解决方案。
这将有助于提高高层玻璃幕墙清洁工作的效率和安全性。
多吸盘式玻璃幕墙清洗机器人本体设计
多吸盘式玻璃幕墙清洗机器人本体设计一、本文概述随着现代建筑技术的快速发展，玻璃幕墙作为一种时尚、美观的建筑外饰材料，被广泛应用于各类高楼大厦。
玻璃幕墙的清洁问题也随之凸显出来。
传统的人工清洁方式不仅效率低下，而且存在安全隐患。
开发一种高效、安全的玻璃幕墙清洗机器人成为行业迫切需求。
本文旨在设计一种多吸盘式玻璃幕墙清洗机器人本体，通过对其结构、功能和工作原理的详细阐述，为实际研发和应用提供理论支持和技术指导。
本文首先介绍了玻璃幕墙清洗机器人的研究背景和意义，阐述了现有清洗机器人的研究现状和发展趋势。
接着，详细描述了多吸盘式玻璃幕墙清洗机器人的总体设计方案，包括机械结构设计、控制系统设计和动力系统设计等方面。
在此基础上，重点分析了多吸盘吸附机构的设计与计算，以及吸附机构的力学特性。
本文还讨论了清洗机器人的运动学分析和轨迹规划，以确保机器人能够高效、准确地完成清洗任务。
本文总结了多吸盘式玻璃幕墙清洗机器人本体的设计特点和优势，并指出了后续研究的方向和重点。
通过本文的研究，旨在为玻璃幕墙清洗机器人的研发和应用提供有益的参考和借鉴，推动建筑行业清洁技术的创新与发展。
二、多吸盘式玻璃幕墙清洗机器人本体设计概述在现代城市建筑中，玻璃幕墙因其美观、节能等优点被广泛应用。
随着时间的推移，玻璃表面的污染和积尘问题逐渐凸显，这不仅影响了建筑的美观，还可能对玻璃的使用寿命造成影响。
为了解决这一问题，多吸盘式玻璃幕墙清洗机器人应运而生，旨在提供一种高效、安全、环保的清洗解决方案。
多吸盘式玻璃幕墙清洗机器人的设计理念基于其对玻璃表面的多点吸附能力，通过多个独立控制的吸盘与玻璃表面形成稳定的吸附力，确保机器人在垂直或倾斜的玻璃幕墙上稳定移动。
机器人本体设计需考虑吸盘的布局、吸附力度、移动机构的设计、控制系统的稳定性以及机器人的整体尺寸和重量等因素，以适不同规格和材质的玻璃幕墙。
在设计过程中，我们采用了先进的材料和结构设计，以减轻机器人的自重并提高其负载能力。
高层住宅外墙玻璃幕墙清洗施工设计方案
高层住宅外墙玻璃幕墙清洗施工设计方案第一章项目背景及目标1.1 项目背景高层住宅幕墙作为一种现代建筑的重要特征，不仅美观大方，还具有良好的保温隔热性能和采光效果。
然而，由于其外墙采用玻璃材料，容易受到各种污染物的侵蚀，影响建筑整体形象和居住环境的舒适性。
因此，定期进行外墙玻璃幕墙的清洗施工是必不可少的。
1.2 项目目标本设计方案的目标是制定一套高效、安全、经济的清洗施工方案，确保清洗过程中不损坏玻璃幕墙，同时提高清洗效果，使其保持良好的外观和透光性。
第二章清洗施工流程2.1 施工准备2.1.1 调查勘测在施工前，需要进行现场调查勘测，了解幕墙面积、高度、倾角等参数，以便合理安排施工人员和设备，并编制详细的施工方案。
2.1.2 材料准备根据实际情况选用适当的清洗剂、工具和安全防护设备，确保施工过程中的安全性和清洗效果。
2.2 施工步骤2.2.1 搭建安全脚手架在清洗施工前，需搭建合适的安全脚手架，确保施工人员的安全。
脚手架应牢固稳定，能够满足施工人员进行清洗和维护的需求。
2.2.2 清洗剂准备根据玻璃外墙的污染程度，选择合适的清洗剂，如中性洗涤剂或去污膏。
施工前需将清洗剂按照指定比例配制好。
2.2.3 清洗将配制好的清洗剂均匀涂抹在玻璃表面，利用清洗工具进行擦拭，确保污渍得到有效清除。
对于较高处无法直接接触的地方，可使用延长杆等辅助工具。
2.2.4 冲洗清洗完成后，需用清水对玻璃幕墙进行冲洗，确保清洗剂和污渍完全清除，同时将污水妥善处理，避免对环境造成污染。
2.2.5 最终检查清洗完成后，进行最终检查，确保玻璃幕墙表面干净无污染，并修复破损或锈蚀处，使幕墙恢复原有的外观和功能。
第三章安全措施3.1 工作人员培训施工人员应接受相关培训，熟悉清洗施工的操作规程、安全注意事项和紧急救援措施，保证施工过程中的安全性。
3.2 安全防护设备施工人员应配备必要的安全防护装备，如安全帽、防滑鞋、防护眼镜等，并使用可靠的脚手架和安全绳索，确保其在高处施工时的安全。
一种新型高楼清洗爬壁机器人的设计
卸压箱无法从此孔洞引入 （卸压箱尺寸 6112mm×5390mm× 3225mm）， 故而该引入通道也不可行。
（3） 该安注箱旁边的房间 R152 以及 R189 上方为主泵
第 一 作 者 简 介 ： 梁 健 ， 男 ， 1973 年 生 ， 广 东 梅 州 人 ， 大 学 本 科， 工程师。 研究领域： 机电设备安装工程 （主要包括火电、 核 电）。 已发表论文 1 篇。
故 而 综 合 考 虑 ， 偶 数 号 机 组 RIS001BA 无 法 采 用 预 留 孔洞方案进行引入。
图 10 0m 层内部结构示意图
6 结束语
综上， 通过采用预留孔洞引入方案， 能有效缓解安注
箱交货延迟而造成对总体工程计划的影响。 如果安注箱到
货延误不超过 1 个月， 则通过土建赶工消化， 不建议采用
建筑物壁面材料虽然多样化， 但大多数都为非导磁材 料， 如玻璃、 瓷砖和涂料等， 因此吸附方式采用真空吸 附。 单个吸盘虽然结构简单， 容易控制， 但是会降低机器 人在移动过程中的越障能力和可靠性， 而吸盘组结构形式 有利于利用吸盘的弹性变形， 提高越障能力， 保证吸盘与 壁面的吸附， 提高机器人工作的安全性和可靠性。 十字框 架结构使机器人整体结构紧凑， 可以保证机器人的整体刚 度， 在移动吸附过程中， 使机器人可以自由移动。
预留孔洞引入方案； 如果到货延误在 1 至 5 个月， 可采用
预 留 孔 洞 引 入 方 案 ， 孔 洞 从 0m 留 至 11．5m 平 台 ， 可 保 证
不影响穹顶吊装里程碑； 到货延误在 5 至 8 个月， 孔洞从
0m 留 至 15．5m 平 台 ， 仍 可 保 证 不 影 响 穹 顶 吊 装 里 程 碑 ；
4 清洗爬壁机器人爬壁吸附系统设计
高层建筑外墙清洗机设计(机械类毕业设计)
高层建筑外墙清洗机设计(机械类毕业设计)一、项目概述高层建筑外墙清洗一直是一个困扰人们的问题，尤其是一些高层建筑，常常因为外墙清洗难度大而无法认真清洗，影响建筑外观，给城市形象造成负面影响。
为了解决这一问题，本项目设计了一种高层建筑外墙清洗机，能够在安全快速的情况下清洗高层建筑外墙。
二、设计目标本项目的设计目标如下：1.设计一款高效率、安全的高层建筑外墙清洗机。
2.结合高层建筑的实际情况，设计一款符合人体工程学的清洗机。
3.结构简单并易于操作，方便维护和保养。
4.清洗机具有良好的稳定性和安全性，确保人员的生命财产安全。
三、设计方案1. 整体结构设计：本设计采用三大模块构成，分别是主体框架、升降机和转台；其中主体框架上装有清洗头、吸水器和高压水枪等清洗设备，升降机主要用于上下移动清洗设备，转台可以使车体旋转固定角度。
2. 电气控制系统设计：本设计采用PLC编程控制清洗机电动机的启停和工作方式。
同时，设定操作面板，方便人员对清洗机的操作。
3. 液压系统设计：液压系统部分主要包括油缸、液压泵、油管、液压控制阀等部分。
利用液压原理，为各部件提供动力，控制升降机和转台等部位的上下运动及固定。
4. 自动保护装置设计：为了防止清洗机在清洗过程中发生危险情况，本设计加入了自动保护装置。
例如在某一部位发现障碍，清洗机会自动停止运动。
四、关键技术及难点1.车体设计制造及悬挂设计。
2.主体框架设计制造及结构测试。
3.升降机及转台系统设计制造及安装。
4.各个系统之间配套协调的技术难题。
五、设计结构分析本设计主要由主体框架、升降机和转台组成，分别实现了清洗设备的安装和上下移动、机身实现转动等功能。
1.主体框架：主体框架主要由三大部分构成。
其中上部分是清洗区域，集中了清洗设备，主要包括高压水枪和清洗头等。
下部分是吸水装置，可以将洗刷过的污水及时清除。
中部分是车体结构，用于转动和支撑整个清洗机。
2.升降机：升降机主要用于控制清洗机上下移动，可以将整个主体框架升降到需要清洗的高度。
高层建筑玻璃清洗机的结构设计
总664期第二期2019年1月河南科技Henan Science and Technology 高层建筑玻璃清洗机的结构设计王会张倩倩（德州学院机电工程学院，山东德州253023）摘要：本文设计了一种能在玻璃上吸附行走的单片机控制、自主移动的清洗机，简单介绍了清洗机的国内外研究现状，阐述了清洗机的机械结构部分。
结果表明，该清洗机具有结构简单、容易控制、便于携带以及清洗效果好的特点。
关键词：清洗机；机械结构；移动结构；吸附结构；驱动系统中图分类号：TP242文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）02-0092-02Design of Tall Building Glass CleanerWANG Hui ZHANG Qianqian （School of Mechanical and Electronical Engineering,Dezhou University ，Dezhou Shandong 253023）Abstract:In this paper,a single chip microcomputer controlling and autonomous moving cleaning machine was de⁃signed which could be used to absorb and walk on glass.The research status of cleaning machine at home and abroad was briefly introduced,and the mechanical structure part of cleaning machine was designed .The cleaning machine has the characteristics of simple structure,easy to control,easy to carry and good cleaning effect.Keywords:cleaning machine ；mechanical structure ；mobile structure ；adsorption structure ；drive system目前，各个城市都在为创建卫生城市而努力，高层建筑已成为城市面貌的主要部分。
玻璃幕墙清洗机器人的设计与研究
摘要随着城市现代化的发展和科技公司的兴起，各大城市高层建筑越来越多。
在建筑业尤其高层办公写字楼，由于玻璃幕墙较好的采光性、保温防潮以及美观的功能，建筑外观大都采用玻璃幕墙装饰，但也衍生出非常繁重的玻璃幕墙清洗任务，目前的清洗方式还都是传统的人工清洗，不但危险系数高而且清洗效率较低。
为此，本课题研究一款玻璃幕墙清洗机器人，把人从高危、繁重的劳动环境中解放出来。
本课题针对玻璃幕墙清洗机器人工作的一般环境以及清洗工作过程中可能遇到的问题，分析出所研究清洗机器人需要具备的功能，即能够吸附在玻璃幕墙表面进行清洗工作，并且能够在整个墙面灵活稳定地移动的同时能够越过遇到的窗框等障碍。
从功能需求出发，进行玻璃幕墙清洗机器人机械系统以及控制系统平台设计，主要包括整体方案的设计、吸附力产生机构的设计、清洗执行机构的设计、防撞保护机构的设计、驱动电机的选型、传感器的选型设计以及控制系统的设计与搭建。
通多对多种结构方案进行分析研究，确定机器人的最终方案，即通过辅助提升装置辅助机器人在玻璃墙面的运动，采用螺旋桨来提供清洗吸附力以及越障推力，这种方案既能保证清洗机器人运行的安全稳定性，又具有灵活高效的越障能力。
针对所设计机器人本体进行运动学模型的建立，并针对提升运动模型进行Adams建模与仿真，为控制系统的建立提供参考基础。
同时，针对机器人的实际工作环境，采用视觉与超声波组合的窗框障碍物识别方法，对摄像头采集到的机器人运动前方图片，利用均值漂移算法除去由于玻璃透明、反光等因素引起的其他干扰，进而采用边缘检测算法较好的提取窗框的边缘信息，并利用卡尔曼滤波算法对双超声波检测到的窗框障碍物距离信息进行处理，减小由于超声波传感器与障碍物的不垂直带来的测量误差，得到较准确的障碍物距离信息。
在上述功能设计与理论研究的基础上，研制出实验室第一代玻璃幕墙清洗机器人样机，并搭建了实验室玻璃幕墙实验平台对清洗机器人设计功能进行验证。
并在实验过程中对各运动阶段运动参数进行测量，后期将机器人向更自主、运行稳定性更好、清洗性能更佳的方向发展。
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王素艳
（ 沈阳职业技术学院，辽宁沈阳 110045）
摘要： 基于自动化、智能化、低成本、安全高效的理念对高层建筑玻璃幕墙自动清洗机的行走机构、清洗机构、转向 机构及安全机构等进行三维结构设计，同时采用 SolidWorks 软件中的 Simulation 插件，对自动清洗机中受力最大的底板进行 有限元分析。该自动清洗机能可靠地吸附在垂直的玻璃幕墙外表面，实现自动行走、转向、清洗，安全可靠，可有效解决 人工清洗高层建筑玻璃幕墙危险性大、效率低等弊端，大大提高劳动效率。
图 6 应力、应变、位移云图
4 结论
பைடு நூலகம்
［2］ 田培棠，石晓辉，米林． 机械零部件结构设计手册［M］．
通过 SolidWorks 软件进行高层建筑玻璃幕墙自动 清洗机三维结构设计，以及 Simulation 插件对主要元 件的有限元分析，保证了设计的科学合理。该自动清 洗机操作方便、安全可靠，可实现自动化、智能化、 低成本、高效率的工作，有效地解决人工清洗高层建 筑玻璃幕墙危险性大、劳动强度大、效率低等弊端。 在现代城市中高层建筑玻璃幕墙越来越多的情况下， 具有广泛的应用前景。 参考文献： ［1］ 王 素 艳． 高 层 建 筑 玻 璃 幕 墙 自 动 清 洗 机： 中 国，
［M］． 北京： 机械工业出版社，2007．
tain Wall of Tall Buildings： China，201420259483． 2［P］．
1. 4 其他结构设计 1. 4. 1 安全机构设计
为保证清洗机工作安全可靠，在自动清洗机前端 设有安全绳连接孔，同时也将电源等接入清洗机，如 图 1 所示。自动清洗机工作时，通过脐带式安全绳将 清洗机与高层建筑楼顶牢固连接，并可根据需求调整 安全绳长度。 1. 4. 2 纠偏及信号反馈机构设计
自动清洗机前端装有左右两个传感器，可自动探 测幕墙窗棱高度及墙壁等障碍，自动调整爬行高度、 步距及转向角度。其工作场合既适合于隐框玻璃幕墙 也适合于明框玻璃幕墙。
第7 期
王素艳： 高层建筑玻璃幕墙自动清洗机三维结构设计及有限元分析
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快速进行） ，两种状态交替进行，从而实现清洗机边 清洗、边运动，同时在转向机构、安全机构及纠偏及 信号反馈机构的配合下，完成自动清洗工作。 3 有限元分析
由于清洗 机 底 板 上 安 装 有 清 洗 机 构 及 第 二 组 吸 盘，工作时清洗机的自重及工作载荷均由底板承受， 其受力最大。为使清洗机安全可靠工作，通过 SolidWorks 软件中的 Simulation 插件，对 清 洗 机 中 受 力 最 大的底板进行有限元分析。当底板采用的材质为铝 合金板材，为减轻质量，由数控铣加工得到所需的
201420800551． 1［P］． 2015 － 04 － 22． WANG Suyan． Automatic Cleaning Machine for Glass Cur-
北京： 国防工业出版社，2011． ［3］ 成大先． 机械设计手册［M］． 北京： 化学工业出版社，2008． ［4］ 闻邦椿． 机械设计手册［M］． 北京： 机械工业出版 社，
图 2 吸盘及小型真空泵 1. 1. 2 齿条导轨传动机构设计
要实现清洗机行走，需要两组吸盘交替吸附、释 放，并配以齿轮、齿条传动系统来实现。工作时，当 第一组吸盘吸附、第二组吸盘释放时，动力通过齿条 导轨传动系统，使得横梁带动第二组吸盘沿齿条导轨 垂直移动； 而第二组吸盘处于吸附、第一组吸盘释放 时，两个齿条导轨带动第一组吸盘随着齿条导轨垂直 移动，从而实现清洗机自如运动，齿条导轨传动系统 设计如图 3 所示［2 。 － 3］
2016 年 4 月 第 44 卷 第 7 期
机床与液压
MACHINE TOOL ＆ HYDＲAULICS
Apr. 2016 Vol. 44 No. 7
DOI： 10． 3969 / j. issn. 1001 － 3881. 2016. 07. 037
高层建筑玻璃幕墙自动清洗机三维结构设计及有限元分析
清洗机在进行清洗作业时，要保证横梁带动清洗 轮匀速运动，这就需要在第一组吸盘处于吸附状态、 第二组吸盘处于释放状态时，在齿条导轨驱动电机、 齿条导轨 传 动 系 统、两 个 齿 条 导 轨 等 传 动 机 构 作 用 下，横梁带动第二组吸盘及清洗轮沿齿条导轨垂直移 动 （ 此时，清洗轮在正常旋转、清洗，为保证清洗 效果，此运动应为匀速运动） ； 而第二组吸盘处于吸 附状态、第一组吸盘处于释放状态时，两个齿条导轨 带动第一组吸盘随着齿条导轨垂直移动 （ 此运动可
关键词： 玻璃幕墙； 自动清洗机； 结构设计； SolidWorks； 有限元分析 中图分类号： TH16 文献标志码： A 文章编号： 1001 － 3881 （ 2016） 07 － 147 － 3
Finite Element Analysis and Three-dimensional Structure Design of Automatic Cleaning Machine for Glass Curtain Wall of High-rise Buildings
结构形状，考虑到工作时作用在底板上的最大载荷 为全部机构的质量载荷及工作载荷，且工作中载荷 稳定不变，所以可对此状态下的底板进行静态有限 元分析。
对底板划 分 网 格，经 过 运 算 得 到 底 板 的 最 大 应 力、最大应变、最大位移及最小安全系数对应的网格 节点位置，经与材料许用的应力、应变、位移比较， 均满足设计要求，分析得到的最小安全系数为 2. 2， 也满足设计要求［7 －8］，应力、应变、位移云图如图 6 所示。
图 3 齿条导轨及清洗轮传动系统设计
1. 2 转向机构设计 左、右转向机构分别由自动清洗机前端两个传感
器发出信号驱动转向电机，通过齿轮传动，驱动转向 齿环顺或逆时针旋转一定角度。转向时，仅中心吸盘 吸附，转向齿环带动自动清洗机实现左右转向［4］，如 图 4 中所示。
图 4 转向机构设计
图 5 清洗机构设计
玻璃幕墙清自动清洗机工作时，应可靠地吸附在 垂直的玻璃幕墙外表面，并实现爬行运动。采用吸盘 结构简单可靠，吸盘通过小型真空泵吸出吸盘内空 气，使清洗机保持可靠的吸附在幕墙表面。
为实现爬行运动，自动清洗机采用两组共 9 个吸 盘，分别为第一组前、后及中心共 5 个吸盘，第二组 在清洗机横梁前后共 4 个吸盘，两组吸盘的结构设计 如图 1 所示。
图 1 两组吸盘的结构设计
收稿日期： 2014 － 12 － 14 基金项目： 沈阳市科学技术计划项目 （ F13 － 015 － 2 － 00） 作者简介： 王素艳 （ 1971—） ，女，硕士，副教授，高级工程师，主要从事机械设计与制造、机械 CAD / CAM / CAE、设备控
制及数控技术应用的教学及科研等工作。E － mail： wsy197111@ 163. com。
2009． ［5］ 王春燕，陆凤仪． 机械原理［M］． 北京： 机械工业出版社，
2011． ［6］ 张有忱，赵芸芸． 机械设计［M］． 北京： 化学工业出版社，
2011． ［7］（ 美） Solidworks 公司，叶修梓，陈超祥． SolidWorks Simu-
lation 基础教程［M］． 北京： 机械工业出版社，2010． ［8］ 江洪，陈燎，王智等． SolidWorks 有限元 分 析 实 例 解 析
当自动清洗机前端两个传感器中任意一个或同时 探测到障碍高度小于 10 mm 时 （ 障碍高度可设定） ， 第二组吸 盘 吸 附 并 升 高，带 动 第 一 组 吸 盘、 齿 轮 导 轨、传动机构等升高，实现跨越障碍； 当自动清洗机 前端两个传感器中任意一个探测到障碍高度大于 10 mm 时 （ 障碍高度可设定） ，第二组吸盘的中心吸盘 吸附，其余全部吸盘抬起，转向机构工作，旋转一定 角度 （ 可设定） ，自动清洗机进行方向调整； 当自动 清洗机前端 2 个传感器同时探测到障碍高度大于 10 mm 时 （ 墙壁高度可设定） ，自动清洗机工作停止并 发出信号。 2 自动清洗机工作原理
Keywords： Glass curtain wall； Automatic cleaning machine； Structure design； SolidWorks； Finite element analysis
0 前言 现代城市中，用玻璃幕墙进行外装饰的高层建筑
物越来越多。玻璃幕墙的清洗十分困难、人工清洗具 有很高的危险性、且耗时长、效率低、清洁效果差。 高层建筑玻璃幕墙自动清洗机基于自动化、智能化、 低成本、高效率的理念进行设计，可以有效解决人工 清洗高层建筑玻璃幕墙的弊端，大大提高劳动效率。 玻璃幕墙清自动清洗机应该具备以下功能： 能可靠地 吸附在垂直的玻璃幕墙外表面； 自动在幕墙表面爬 行； 在行进中清洗玻璃幕墙； 在遇到障碍时，会自动 调整爬行高度、步距及转向［1］。 1 整体结构设计 1. 1 行走机构设计 1. 1. 1 吸盘吸附机构设计
WANG Suyan （ Shenyang Polytechnic College，Shenyang Liaoning 110045，China）
Abstract： Based on automation，intelligent，low cost，safe and effective ideas for automatic cleaning machine running mechanism of glass curtain wall of high-rise building，a cleaning mechanism，a steering mechanism and security mechanism of three dimensional （ 3D） structure was designed，at the same time using SolidWorks software in the Simulation plug-in，automatic cleaning machine for floor of the largest stress of finite element analysis （ FEA） was carried out． The automatic cleaning machine could be reliably adsorped in the outer surface of the glass curtain wall vertically to realize the automatic walking，turning，clean，safe and reliable． It can effectively solve the problem of big risk of manual cleaning of glass curtain wall of high-rise buildings，the defects of low efficiency，and greatly improve labour efficiency．