随着城市高层住宅普及,落地窗、飘窗等设计大幅增加,家庭玻璃清洁需求激增。传统人工擦拭存在高空坠落风险、边角清洁盲区多、费时费力等痛点,尤其对老年群体及双职工家庭构成负担。智能清洁机器人凭借自主攀爬、精准识别、一键操控等特性,正成为现代家居安全高效运维的核心解决方案,市场潜力持续释放。本项目旨在降低人工成本和安全风险,提升清洁工作的质量和效率,为城市建筑外观的维护提供可靠智能的解决方案,适应现代化城市发展对建筑维护的高标准要求。
其核心结构融合仿生学与机电一体化设计:仿生六足框架采用多自由度关节驱动,赋予机器人垂直与弧形幕墙的全向攀爬及越障能力;创新设计的履带式差速吸盘系统将吸盘组集成于中间足,形成链轨结构,通过差速转动同步完成吸附与移动,解决强风环境下的脱落风险;模块化清洁单元分置于机体前后端,前足搭载旋转刷头与双模式水箱(外接水源+循环过滤),后足集成水回收系统,实现高效清洁与资源可持续利用。
智能系统构建分层协同架构:感知层依托SLAM 3D激光雷达与轻量化视觉模型,实时解析幕墙三维形态与污渍分布;决策层通过云端全局路径规划与边缘MPC动态轨迹优化算法,实现清洁任务的高效调度;控制层基于ROS 2框架打通“云端指令-边缘执行”链路,结合吸附力监测与姿态自校正机制,确保毫秒级响应的安全冗余;云端平台通过5G数字孪生技术,支撑多机器人集群的远程监控与协同管理。
该方案以仿生结构突破空间限制,以多模态感知精准识别环境,以分层控制保障实时安全,以云端协同提升集群效能,形成覆盖“机械设计-环境感知-决策控制-系统运维”的全链条创新,为家庭玻璃幕墙清洁提供安全、高效、可持续的智能化解决方案。
“六足攀净者”的仿生六足框架以昆虫结构为灵感,通过多自由度关节模拟生物肢体的灵活性与适应性。每条机械足由三组或四组主动驱动关节构成,可独立调整姿态角度,在垂直、弧形或倾斜玻璃表面实现稳定攀附与多向移动。轻量化碳纤维骨架与柔性接触结构相结合,既保障了高强度负载能力,又赋予其贴合异形表面的形变柔韧性,确保复杂幕墙环境下的动态平衡。
该框架融合仿生步态规划与智能吸附系统,能够自主跨越窗框、胶缝等障碍,通过多足协同形成阶梯式越障动作同时可以通过多支点分散压力,避免单点过载导致的吸附失效。六足运动范围大,通过仿生步态覆盖复杂表面,避免传统设备因路径规划僵化导致的清洁盲区。不仅如此,六足构型可以降低重心偏移风险,结合IMU 实时反馈与 MPC 抗扰算法,有效抵消侧风扰动。六足结构支持“移动- 清洁-跨越”多任务同步执行,可以缩短单次作业周期,扩大应用范围。
每个关节处由舵机驱动,内置小型直流马达提供动力,经变速齿轮组转换转速与扭矩。反馈系统监测齿轮位置,信息传至电子控制板。控制板依据反馈调整舵机控制信号,实现齿轮转动位置、速度的精准调控。
“六足攀净者”的多动态吸附系统融合真空吸附与差速运动技术,装置核心由液压缸、小型空气压缩机、吸盘以及差速转动驱动构成。液压缸推动空气压缩机向下运动,当吸盘接触玻璃表面时,空气压缩机启动,排出吸盘内空气形成负压,产生强吸附力使吸盘稳固附着于玻璃。
差速转动由实时控制系统精确调节两个驱动轮的速度差,确保机器人在玻璃上平稳移动。吸盘内置压力传感器实时监测吸附力,异常时立即调整。中间足的运动与吸附控制通过智能分层系统实现精准协同吸盘采用相位锁定交替吸附机制,20 个吸盘按固定节奏轮流吸附与释放,保证一侧至少有8个吸盘牢固附着,避免脱落风险。
整个系统设计注重动力传递与压力控制的协同作用,其中液压驱动提供精准的位移控制,通过精密控制两组驱动轮的转速差实现转向与姿态调整,确保运动时吸附力恒定。
前机械足上的独立的控制系统驱动多个圆形超细纤维布制圆刷转动对玻璃表面清洁。内置外接水源混合水箱和压缩泵可提供稳定水流,配合 SLAM 3D 技术进行路径规整,智能补漏,搭载智能算法提高清洗覆盖率,保证清洁效果。
后机械足通过过滤循环水系统,持续用净化水源擦拭,减少换水需求,降低人工干预,使清洁过程更流畅高效。
内置外接水源混合水箱和压缩泵可提供稳定水流,配合SLAM 3D 技术进行路径规整,智能补漏,搭载智能算法提高清洗覆盖率,保证清洁效果。双孔喷射设计,显著提升清洁效率。设备内置双水箱,一箱提供水,一箱供应高效清洁剂,外部通过水管源源不断供应水与清洁剂,内部通过双管道精准输送,使水与清洁剂均匀混合,强效增强清洁效果。