唐梦鸥 杭 鑫 张 宇 戴 舒 陈 晨 呼格吉乐湖州师范学院 理学院物理实验教学示范中心 浙江湖州 313000



太阳能型高空玻璃自动清洁器的设计与研究

唐梦鸥 杭 鑫 张 宇 戴 舒 陈 晨 呼格吉乐
湖州师范学院 理学院物理实验教学示范中心 浙江湖州 313000

【文章摘要】

基于对现有的玻璃清洁器结构的深入研究，研制出了“太阳能型高空玻璃自动清洁器”模型。此款玻璃自动清洁器能够很好地解决现实生活中的一些实际问题，可以给人们的生活带来便利。本文详细介绍了此款玻璃自动清洁器的设计与制作。

【关键词】

太阳能型高空玻璃自动清洁器；模型；自动；节能环保；使用说明

引言

随着社会的发展，越来越多的高楼大厦拔地而起，而且多用玻璃当墙面。玻璃很容易聚集灰尘，又不好清洁。如果用人工来清洁的话非常危险而且费用昂贵。针对这个现象我们提出了高空玻璃清洁器这种工具，从而避免了人力财力的一种浪费。

同时，该清洁器的移动装置动能来自太阳能和电能，即可直接充电使用也可以通过太阳能充电，确保有充足的使用时间，切实响应了国家节能环保的概念。

1　 功能简介

“太阳能型高空玻璃自动清洁器” 通过利用运动控制器来控制清洁器的移动路线，并且整个移动装置动能来自太阳能和电能，即可直接充电使用也可以通过太阳能充电。整套装置由磁铁将两部分合在一起，各部分通过螺丝等连接。在平时可通过遥控器控制装置的移动，在无人情况在可由粉尘感应器来控制装置的移动，实现自动化控制的功能。能够很好地解决一系列现实生活中的实际问题。

2　“太阳能型高空玻璃自动清洁器”的主要结构

主要结构见下图1。

图1　“太阳能型高空玻璃自动清洁器”的实用模型主体图

3　“太阳能型高空玻璃自动清洁器”的物理原理

3.1固定真空吸盘吸附系统

使用多个吸盘作为一个整体即吸盘组。真空吸盘采用真空原理，即用真空负压来“吸附”工件以达到夹持工件的目的。当真空发生装置启动后，通气口通气，吸盘内部的空气被抽走，形成了压力为P2 的真空状态。此时，吸盘内部的空气压力低于吸盘外部的大气压力P1，即P2 ＜ P1，工件在外部压力的作用下被吸起。吸盘内部的真空度越高，吸盘与工件之间贴的越紧。

3.2控制系统

该清洁器平时可通过遥控器控制装置来移动，在无人情况下可由输入编程来控制装置的移动，实现自动化控制的功能。

手动和自动功能的实现主要通过运动控制器来实现，通过运动控制器可具体控制清洁器的运动速度大小和方向，本次设计主要设计二维方向。

另外，在清洁器机身上可放置摄像头，为地面操作者提供信息，使得控制终端和主机能进行良好交互，主机可根据指令而做相应工作，但由于经费限制未实现此功能。

3.3充电系统

该清洁器为太阳能充电两用型的自动清洁器。

太阳能充电器是将太阳能转换为电能以后存储在蓄电池里面，直接电源充电是将电能储存到自动清洁器的蓄电池中。

4　“太阳能型高空玻璃自动清洁器”的制作方法

（1）按设计稿纸连接好各部分装置，固定清洁布，从而完成清洁器的主体装置；

（2）在清洁器的底部和边侧连接电动机控制运动；

（3）在清洁器底部中央可裝置摄像头，并且放置清洁布和清洁液；

（4）电动机由导线与蓄电池相连，从而供电；

（5）蓄电池在外与太阳能电板相连；

（6）在运动控制器外壳上有显示工作状态的指示灯；

（7）整套装置分驱动装置和供电装置，各部分通过螺丝等连接；

（8）连接电路。

5　相关拓展

长期以来，高楼大厦的外窗清洗，都是需要工人腰间系一根绳子，处在高空的作业方式，不仅效率低，而且非常危险且易出事故。随着科技的进步，文化的发展，人们对生活的要求也不断提高，智能方便机械电子产品越来越受到人们的青睐。

太阳能型高空玻璃自动清洁器是利用太阳能和一般的电源供电，继而利用这部分电能为此款清洁器的清洁、移动、自动控制、人工手动控制提供电能。“自动控制”是要求在高空外玻璃工作时，此款清洁器能在无人为干预下自动进行清洁。而“人工手动控制”是指人通过清洁器上摄像头或肉眼所知的画面，对清洁器进行手动控制操作。

此款清洁器主要是针对现代化高楼玻璃幕墙清洗的一种简单实用的产品，使其更满足人们清洁的要求。现在的玻璃清洁器设备虽然品种很多，但较多的是应用在家庭高层玻璃的小型清洁，效率比较低。现在我们开发的是一种效率高的、节能环保和实用的清洁器，操作简便。

【参考文献】

［1］黄华梁，彭文生编《机械设计基础》高等教育出版社.2001年

［2］杨芳春主编《电机传动》高等教育出版社.1995年

基金项目：浙江省新苗人才计划大学生科技创新项目2015R427001

【作者简介】

唐梦鸥（1995-），女，浙江嘉兴嘉善人，湖州师范学院理学院科学教育专业13级学生。

指导老师：呼格吉乐（1980-），男，蒙古族，内蒙古通辽人，高级实验师，工程硕士学位，湖州师范学院省级物理实验教学示范中心，从事物理实验教学与物理教学仪器开发。