（小组作业）高空蜘蛛型清洗机器人，让“蜘蛛人”安全问题不再有

20唐肇敏

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小组成员：01郭怡敏、20唐肇敏、23杨雪珍、24邓雯静、28陈汀霓

一、前言：
      近日，武汉局部遭遇10级雷暴大风，两名正在对玻璃幕墙进行高空作业的工人因吊篮大幅摆动而剧烈撞击玻璃幕墙后抢救无效死亡；广州市的“蜘蛛人”年均死伤事故5~6起，千余家清洁公司仅20家合格……由于高空坠亡还是撞击大楼等各种原因，高空作业者死伤事件层出不穷，其后续追责赔偿也不一定能得到保障；而这每一起事件都引人深思，既然高空作业者们的安全无法得到完美保障，那么我们能否设计出一款高空玻璃清洁设备，从根本上解决这一问题呢？

二、明确问题：
      我国新型城镇化建设进程不断推进，以玻璃幕墙为主要装饰材料的摩天大楼正在迅速崛起，巨大的玻璃幕墙清洗市场随之形成，其各项问题也日益凸显。人工清洁高空玻璃具有高成本、高风险和低效率三大难题，传统的高空清洁作业需要工人具备强大心理素质与平衡能力，并且存在许多安全隐患，要求停止聘请蜘蛛人的呼声不绝于耳。为了有效解决这个问题，我们想要设计出一种能够适应现代社会建筑发展、保障高空作业安全和效率的高空玻璃幕墙清洗机器人。

三、初步讨论

问题1:这个擦窗机器人的形状应该怎么设计？

郭怡敏：我觉得可以设计一个圆形，主体有吸盘和擦布。
唐肇敏：可以，为了更好的顾及到一些边边角角，我认为可以设计成一个矩形，这样就可以擦到玻璃的角落。
陈汀霓：那设计成一个五边形也不错，像家用的小型擦窗器，五边形的顶部也很灵活。
邓雯静：我觉得可以设计成一个蜘蛛形，效率十分高且移动很方便。
杨雪珍：对，我赞同雯静的，我觉得一个蜘蛛形，然后六条腿可以分不同的功能，比如说喷清洁剂啊、擦布擦玻璃等。
郭怡敏：嗯，然后主体负责吸在玻璃上，其他腿负责清洁。
其他组员：可以可以，而且蜘蛛形的腿可以设计成灵活的，可以避免出现擦不到底地方。

问题2:关于蜘蛛形擦窗机器人的结构讨论。
郭怡敏：我认为我们可以设计两个履带，使得擦窗机器人可以移动，然后用两个电机驱动履带。
陈汀霓：嗯，那我们可以在履带上安装吸盘，使机器人在操作时固定住。
唐肇敏：机器人可以分成两部分，擦布、喷清洁剂。
邓雯静：我觉得可以在这个基础上加一个收纳污水的部分，清洗过程是擦布、海绵、喷清洁剂，海绵吸污水，擦布擦拭玻璃。然后我们的清洁剂喷的方式最好是雾状的，因为这样子更节约清洁剂，污水也不会到处流。
杨雪珍：机器主体内部设计过滤系统，污水通过过滤系统流入最底端储存清洁剂的地方就可以循环利用了。
邓雯静：嗯，可以在海绵部分增加压力装置挤污水，通过管道流入污水收纳盒。
郭怡敏：那我们的主体部分可以安装污水收集系统、过滤器、清洗液容器。
杨雪珍：加上一个散热系统感觉也不错，可以用汽车冷凝液的方法，也可以用电脑散热器的那种原理。大家觉得哪种更好呢？
邓雯静：我觉得冷凝液的安装会更好，因为汽车是在暴露在阳光下运行的，跟我们机器人的运作环境差不多，电脑只是在室内运作，热量没这么高。
唐肇敏：我同意，然后我觉得可以安装上传感器，就是当达到一定温度的时候就回到阴凉的地方待机休息，免得自燃。
陈汀霓：传感器的话还需要位置传感器，因为要规划工作路线，擦过的玻璃避免重复再擦浪费资源。
郭怡敏：还有就是安全问题，因为仅靠吸盘的话是不足以保证机器不会跌落砸伤路人的。
邓雯静：那我们可以做个固定在天台的安全绳，这样子机器故障的时候也方便回收。
唐肇敏：还可以装个安全气囊，感知到一定的压力的时候打开，比如遇到大风天气吸盘又故障时，可以防止机器被吹动撞坏玻璃窗，造成屋内安全隐患问题。
陈汀霓：可以在天台安装一个安全绳的导轨，方便机器走动。
杨雪珍：还可以装上降落伞，双重保障。

问题3：关于蜘蛛形擦窗机器人的运行机制。
唐肇敏：这个方面我觉得一方面就是他的路线规划，我们可以采用传感器+小程序控制的方法。
杨雪珍：嗯嗯，小程序还可以看到机器人的温度、清洁剂的剩余量、还有机器人的路线规划、已经清洁完的玻璃等。
邓雯静：还可以控制机器人，在低电量的时候返回每一层的安置区进行充电，或者清洁人员进行过滤器的清洁和清洁剂的补充。
郭怡敏：然后清洗过程的话就是喷清洁剂的蜘蛛腿可以灵活转动，向各个方向喷洒清洁剂，然后海绵擦来擦洗并吸收污水，然后擦布负责擦干水渍。
陈汀霓：吸收的污水通过海绵两端的抓手合十字挤压，把污水挤压进蜘蛛腿（导管，连接污水收集器）中。

（设计图）

四、补充完善
问题1：APP能控制蜘蛛形擦窗机器人的哪些功能？
陈汀霓：操作人员可以通过APP看到擦窗机器人的各项工作情况，比如机器人的剩余电量，预计的可持续工作时间。
郭怡敏：还要能看到机器人规划好的清洗路径、清洗进度还有完成清洗任务需要的时间。
邓雯静：也能看到清洁剂的剩余量还有污水收集装置是否已满，这样方便操作人员及时补充清洁剂还有清理污水盒。
唐肇敏：还有是否需要更换过滤装置，是否需要更换抹布。可以设置一个一键召回功能，点击一下机器人就会自动回到室内，这样操作人员就能更换了。
杨雪珍：这个一键召回的功能在遇到某些突发情况，比如高温、台风、暴雨等极端天气的时候，还可以立刻中止机器人的工作并回收它。

问题2：蜘蛛形擦窗机器人遇到极端/突发情况的保护措施。
杨雪珍：机器人如果在工作过程中突遇突发情况，比如下雨、高温、大风等天气时，会自动停止作业并回到室内。
唐肇敏：是的，因为机器人自带的智能系统和传感器，会感应到这些不适合工作的天气，及时回到室内，防止由于高温或/进水导致的损坏发生。
邓雯静：虽然履带上的吸盘吸力很强，但我们还是要考虑它的防跌落问题，需要设置安全绳，就像吊住室外清洁工人一样，吊住擦窗机器人。
郭怡敏：还有万一遇到以上天气情况时机器人失控，无法用APP手动召回，这根安全绳也能保证它不掉下去。
陈汀霓：可以像汽车安全气囊那样，给机器人配置降落伞，机器人里面的重力装置一旦检测到机器人在做快速下降运动，就会自动打开降落伞，防止砸伤他人。
杨雪珍：是的，这样安全绳和降落伞就形成了双重保险。

五、总结：
      本组成员从主体外形、结构功能、运行机制和保护措施四个方面出发设计的高空玻璃幕墙清洁机器人是一种依靠吸盘垂直吸附在玻璃墙面上、通过履带实现自由移动、以六条附加臂配合作业清洗墙面的自动化、智能化机器人，可以有效替代人工进行高空极限作业；其制造难度和成本相对较低，操作起来比较容易，不仅极大地提高了清洗工作效率，还能降低清洗成本，能够给人们的日常生活带来极大便利；附加的安全保障系统确保机器人在遇到极端天气或突发状况时不会掉落，安全系数大幅上升，让人们可以放心使用。
     人工清洁高空玻璃具有高成本、高风险和低效率三大难题，尤其是高空“蜘蛛人”的安全问题是个热议的社会话题。但随着新型城镇化建设进程不断推进，高空玻璃也随着高楼大厦的建起不断增加，因而高空玻璃清洗这一市场十分庞大。在这个前提下，高空清洗机器人的出现可以解决三大难题尤其“蜘蛛人”安全问题，很好的填补了市场空缺，有着良好的发展前景。
     随着机器人与空中作业等相关技术的不断进步与成熟，相信高空玻璃清洁机器人会得到进一步实现和发展，取代人工作业，发挥其广阔的市场前景和巨大的实用价值。

23杨雪珍

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高空蜘蛛型清洗机器人，让“蜘蛛人”安全问题不再有