[发明专利]一种带有横向位置测量装置的攀壁作业机器

说明书

一种带有横向位置测量装置的攀壁机。该攀壁机上的横向位置测量装置使得攀壁机可以实现精确的横向位置控制。鉴于精确的横向位置控制在攀壁机实际作业过程中的重要性，该技术为攀壁机的实用化提供了重要保证。

技术领域

本发明涉及机械电子设备。

背景技术

公知的高空墙壁作业，如幕墙清洗等，尚无成熟的自动化设备以替代人工进行半空作业。而当前公知的墙壁作业设备，需要将人工吊挂在半空已完成作业，这不仅增大了作业成本，而且导致人身安全问题。

为了实现采用自动化设备代替人工实现高空墙壁作业的目的，曾有技术人员在研制攀壁机方面作了大量努力。目前相关的公知技术包括：采用卷扬机（即固定在高处的电机拖动设备）通过线缆对攀壁机进行拖动，实现攀壁机的上下移动，即纵向位置控制；采用螺旋桨产生的风力，使攀壁机稳定地依附在墙壁上；在攀壁机上设置轮子，以实现攀壁机顺利地上下移动。

然而，除了精确的纵向位置控制，精确的横向位置控制，也是攀壁机所必不可少的一项功能。例如，攀壁机作业时通常会遇到横风等外部干扰，在这些干扰的作用下需要保持横向位置的稳定；当完成某一特定区域的作业，需要平移到两侧相邻的区域时，便需要精确的横向位置移动。因此，对于攀壁机的实用化而言，精确的横向位置控制，是需要解决的一个重要的技术问题。

而要实现精确的横向位置控制，首先需要解决的是横向位置的测量。因为只有获得了横向位置的实时信息，才能实现横向位置的反馈形式的自动化控制。目前公知的技术，尚无获得横向位置实时信息的有效方法。包括差分GPS在内的卫星定位技术是一种潜在的可用技术，但依目前的技术水平，这种方法存在着精度差、价格昂贵、信号更新速率低以及信号易受建筑物遮挡因而不可靠的问题。

发明内容

为了实现攀壁机的精确的横向位置控制功能，本发明提供了一种带有横向位置测量装置的攀壁机。其中的横向位置测量装置能够给出攀壁机的精确的横向位置实时信息，从而可以和攀壁机上的运动执行机构（螺旋桨）构成反馈形式的横向位置自动控制系统，实现攀壁机精确的横向位置控制。

本发明提供的攀壁机，主要包括攀壁机本体、安装在攀壁机本体上的多个螺旋桨及螺旋桨驱动装置、安装在攀壁机本体上的作业工具、安装在攀壁机本体上的横向位置测量装置、以及与攀壁机本体相连的拖动装置。

攀壁机本体主要包括由支撑杆通过连接件所构建的框架。为了降低重量，支撑杆可以采用碳纤维材料制成，也可以采用铝管或不锈钢管，以便固定于其上的电机以及电源管理装置的散热。

螺旋桨驱动系统可以是盘形外转子式无刷直流电动机系统，也可以是发动机。螺旋桨驱动系统是电动机时，可以在电动机上设置散热装置。散热装置可以是铝质散热片，散热片通过导热硅胶与电动机的底部或周围外壳相粘合，散热片伸展到四周区域，并通过螺旋桨产生的风来提高散热效果。

攀壁机本体的姿态平衡通过调整螺旋桨之间的转速差来实现，其原理类似于多旋翼飞行器。

攀壁机的上下移动通过固定在高处的电动机拖动装置，即卷扬机的牵引来实现。电动机拖动装置主要包括电动机驱动系统。在实际工作中，攀壁机本体与电动机拖动装置通过牵引绳相连接，电动机拖动装置利用牵引绳对攀壁机本体进行拖动。电动机拖动装置的驱动电机系统可以固定在墙体高处的固定位置处，通过牵引绳与攀壁机本体相连接。

电动机拖动装置上设置有电子调速系统和刹车装置以及减速结构。其中电子调速系统可以通过导线或无线电接收相应调速指令信号，并根据接收到的指令信号对拖动装置的运行速度的大小和方向进行实时调整。刹车装置的作用是防止攀壁机本体坠落以及在攀壁机本体固定不动时，可以利用刹车装置卡住攀壁机，并停止电动机拖动装置中的电动机的运转，以节省电能以及进行电机降温。减速结构可以由一系列齿轮构成，其作用是对电机的输出力矩进行放大。