走在大街上,偶尔能看到挂在墙上清洗建筑外墙的“蜘蛛人”们,不禁要为他们的安全担忧。清洗建筑外墙玻璃这个看似不复杂又的工作,多年以来却始终没有被机器代替。智能外墙清洗机器人ispider或许能够改变这一情况。
其次,还要姿态稳定。机器人在空中工作时,即有来自各个方向的风或其它干扰,又有工作过程中动作反作用力产生的姿态偏移,ispider的控制系统需要要在这些条件下,系统平稳地工作。因此ispider采用了类似无人机控系统的控制算法,对姿态和进行控制。张华龙也因此把ispider称作“半飞行器”。
ispider的控制系统由 10 个 CPU 组成神经元系统,以最快 200HZ 的反应速度,管理触觉,姿态,方向,速度,风压,识别等 50 多个传感器,以及 40 多个执行清洗和姿态控制的微型数字电机。在控制系统的下,ispider 可以像壁虎一样牢靠地吸附在墙面工作,也能像飞行器一样在强风中保持自身的姿态和安全。
此外,还要能够攀爬和越障。建筑外墙很多时候会有各种障碍,如窗台窗框等,机器人需要能够识别并越过这些障碍。ispider依靠毛刷和刮雨器工作臂交替伸缩落地,实现了攀爬并同时清洗窗框窗台等障碍物。与飞行器类似的姿态控制系统让ispider可以以飞行的方式跨过障碍。攀爬和越障使得ispider可以清洗目前90%以上的建筑外墙面。个别特殊墙面,朴蜂采用定制配件的方式解决。
最后,要小型和轻量化。现场人工可轻易搬动的小型轻量化系统是实用性的首要选择。为了实现小型和轻量化,朴蜂使用了多方面的技术:
为了避免附带庞大的支持管线,使用了储能/重量比高的磷酸锂铁电池,可以使机器连续工作180米。
合计30余个电机,全部采用了体积小的数字化稀土永磁无刷航空电机,电机的转速可以无级调节,由中央CPU根据工况实时控制。
使用碳纤维与环氧树脂等复合材料,在强度前提下减轻重量,一次性整体热压成型水箱、壳体等部件。