本發(fā)明涉及無人機領(lǐng)域，尤其涉及用于清潔的無人機。
背景技術(shù)：
目前，高大建筑物進行外墻清潔時，大都需要“蜘蛛人”攀爬在外墻上人工清潔，這項工作不僅存在風險，而且工作人員也需要不停的升降補給更換清潔設(shè)備，費事費力。
技術(shù)實現(xiàn)要素：
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是實現(xiàn)一種利用無人機進行外墻清潔的設(shè)備。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：玻璃外墻清潔無人機，包括無人機單元和地面單元，信號線、電源線和水管綁縛在一起構(gòu)成工作線纜，所述無人機單元和地面單元之間通過工作線纜連接；
無人機單元：旋翼無人機下方固定有云臺，所述云臺上水平固定有1-5個毛刷電機，每個所述毛刷電機的輸出軸均水平設(shè)置朝向云臺的前方，所述輸出軸上均固定有毛刷盤，所述毛刷盤上設(shè)有用于清潔的毛刷，所述水管端頭固定有噴嘴，所述噴嘴設(shè)數(shù)量與毛刷電機數(shù)量相同，每個所述毛刷盤上方均固定有一個噴嘴，每個所述噴嘴的噴射方向傾斜向下，所述云臺上固定有向下測量飛行高度的激光測距傳感器，激光測距傳感器輸出距離信號至信號線；
地面單元：包括儲液容器、電源、控制器和卷筒，所述電源連接電源線，所述卷筒用于收放工作線纜并由繞卷電機驅(qū)動，所述水管另一端連接水泵，所述水泵抽取儲液容器內(nèi)的液體，所述控制器連接信號線并輸出控制信號至繞卷電機，用于遙控旋翼無人機、毛刷電機、水泵的遙控器連接控制器。
所述毛刷電機均固定在電機支架上，所述電機支架固定在云臺的滑軌上，所述電機支架與云臺之間設(shè)有支撐彈簧，所述支撐彈簧軸向與滑軌的滑動方向相同，所述滑軌布置方向與毛刷電機輸出軸方向相同。
所述云臺后方設(shè)有豎直固定的推進旋翼，所述推進旋翼將旋翼無人機向云臺前方推進，所述支撐彈簧與電機支架之間設(shè)有壓力傳感器，所述壓力傳感器輸出感應信號至信號線。
所述云臺四周均固定有障礙物雷達，所述障礙物雷達輸出距離信號直至信號線。
所述地面單元固定在小車上，所述小車具有駐車機構(gòu)，所述小車上設(shè)有用于停放無人機單元的停放平臺，所述停放平臺上設(shè)有固定無人機單元的固定帶或固定夾具。
所述卷筒上設(shè)有用于測量工作線纜放出長度的放卷長度測量單元，所述放卷長度測量單元輸出長度信號至控制器，所述儲水容器內(nèi)設(shè)有水位感應單元，所述水位感應單元輸出水位信號至控制器，所述控制器配有報警單元和顯示器。
所云臺無人機單元和地面單元上均設(shè)有GPS單元，所述GPS單元均輸出信號至控制器獲得無人機單元和地面單元的水平方向間距。
基于所述玻璃外墻清潔無人機的控制方法：
玻璃外墻清潔無人機啟動后，由遙控器遙控旋翼無人機、毛刷電機、水泵工作；
旋翼無人機起飛時，控制器根據(jù)無人機單元與地面單元的距離控制放卷電機正轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)或停止，所述放卷電機的放卷長度等于無人機單元與地面單元的距離+安全距離，所述安全距離隨無人機單元與地面單元的距離增大而增加；
當啟動毛刷電機且壓力傳感器產(chǎn)生壓力信號時，推進旋翼啟動，推進旋翼使壓力傳感器的數(shù)值維持在預設(shè)閾值范圍之內(nèi)，且壓力傳感器的數(shù)值越大推進旋翼轉(zhuǎn)速越慢，壓力傳感器的數(shù)值越小推進旋翼轉(zhuǎn)速越快；當推進旋翼啟動過程中，若壓力傳感器無壓力信號，則關(guān)閉推進旋翼。
當玻璃外墻清潔無人機工作時獲得以下任意信號，則進行報警并給予相應提示；
1)當毛刷電機工作時，壓力傳感器獲得的壓力數(shù)值在預設(shè)閾值范圍之外；
2)當水泵工作時，水位感應單元獲得的水位數(shù)值低于預設(shè)閾值；
3)當電源電量低于預設(shè)安全值時；
4)當障礙物雷達檢測到障礙物距離小于預設(shè)閾值時；
5)當放卷長度測量單元檢測到放卷長度大于預設(shè)閾值時。
本發(fā)明的優(yōu)點在于使用方便，能夠安全、高效的進行外墻清潔，且僅需要單人操作即可，降低了清潔外墻工作的勞動強度。
附圖說明
下面對本發(fā)明說明書中每幅附圖表達的內(nèi)容作簡要說明：
圖1為玻璃外墻清潔無人機結(jié)構(gòu)框圖。
具體實施方式
本發(fā)明玻璃外墻清潔無人機包括無人機單元和地面單元，無人機單元和地面單元之間通過工作線纜連接，工作線纜由信號線、電源線和水管綁縛在一起構(gòu)成，將玻璃外墻清潔無人機分成上述兩個部分，能夠極大的提高了無人機單元的靈活性，以及空中作業(yè)的續(xù)航能力。
無人機單元主體飛行機構(gòu)為旋翼無人機，旋翼無人機的下方固定有云臺，云臺分前方和后方，云臺前方固定有毛刷電機，毛刷電機的輸出軸水平設(shè)置朝向云臺的前方，輸出軸上固定有毛刷盤，毛刷盤用于清潔外墻。
云臺上水平固定有1-5個毛刷電機，根據(jù)無人機的負載能力設(shè)定，毛刷電機越多，清潔的面積越大，每個毛刷電機的輸出軸均水平設(shè)置朝向云臺的前方，輸出軸上均固定有毛刷盤，毛刷盤上設(shè)有用于清潔的毛刷，每個毛刷盤相互間緊鄰，避免清潔死角，并且所有毛刷盤的刷毛伸出位置在同一平面，水管端頭固定有噴嘴，噴嘴設(shè)數(shù)量與毛刷電機數(shù)量相同，即每個毛刷盤上方均固定有一個噴嘴，每個噴嘴的噴射方向傾斜向下，這樣能夠讓噴嘴噴出的水流沖擊墻面，提高清潔效果，同時能夠沖洗掉毛刷上的污漬，清潔外墻時，自上而下清潔，能夠更加有效和高效的進行墻面清潔。
為確保刷墻時的可靠性和安全性，毛刷電機固定在電機支架上，電機支架固定在云臺的滑軌上，電機支架與云臺之間設(shè)有支撐彈簧，彈簧既有緩沖作用，避免無人機與外墻產(chǎn)生撞擊，也能夠配合推進旋翼使毛刷盤擠壓外墻，提高清潔效果，支撐彈簧軸向與滑軌的滑動方向相同，滑軌布置方向與毛刷電機輸出軸方向相同。云臺后方設(shè)有豎直固定的推進旋翼，推進旋翼將旋翼無人機向云臺前方推進，支撐彈簧與電機支架之間設(shè)有壓力傳感器，壓力傳感器輸出感應信號至信號線。通過壓力傳感器能夠檢測出毛刷盤擠壓外面的力度，從而閉環(huán)控制推進旋翼。
云臺四周均固定有障礙物雷達，障礙物雷達輸出距離信號直至信號線，通過障礙物雷達能夠?qū)崟r讓工作人員了解無人機單元與周圍障礙物(也包括外墻)的距離，以避免視覺盲區(qū)和距離過遠產(chǎn)生的視覺誤差，提高操作的可靠性，障礙物雷達可以通顯示器顯示相應數(shù)據(jù)。
地面單元包括儲液容器、電源、控制器、卷筒，地面單元固定在小車上，方便轉(zhuǎn)運，小車具有駐車機構(gòu)，保證裝置工作時，小車不會隨意移動，提高操作安全性，小車上設(shè)有用于停放無人機單元的停放平臺，停放平臺上設(shè)有固定無人機單元的固定帶或固定夾具，在小車移動時，能夠保證無人機單元的不會跌落。
電源通過電源線為整個無人機單元供電，也為地面單元供電，有效為電源配備電池管理單元，并將電池數(shù)據(jù)輸送至顯示器顯示，讓工作人員實時了解電源狀態(tài)。
卷筒用于收放工作線纜并由繞卷電機驅(qū)動，水管另一端連接水泵，水泵抽取儲液容器內(nèi)的液體，儲水容器內(nèi)設(shè)有水位感應單元，水位感應單元輸出水位信號至控制器，水位數(shù)據(jù)可以在顯示器上顯示，并在水位過低時報警，方便工作人員及時補給。
為了自動化控制工作線纜的放線長度，云臺上固定有向下測量飛行高度的激光測距傳感器，激光測距傳感器輸出的距離通過信號線輸送至控制器，從而通過獲得無人機單元的起飛高度獲得無人機單元與地面單元的大致距離，控制器通過該距離信號控制繞卷電機工作，從而控制放線的長度，為進一步提高所獲得無人機單元與地面單元距離的精度，云臺無人機單元和地面單元上均設(shè)有GPS單元，所述GPS單元均輸出信號至控制器獲得無人機單元和地面單元的水平方向間距，從而能夠利用勾股定理獲得更加精確的無人機單元與地面單元的距離，提高工作線纜放線長度的精度。
卷筒上設(shè)有用于測量工作線纜放出長度的放卷長度測量單元，放卷長度測量單元輸出長度信號至控制器，控制器配有報警單元和顯示器，可以顯示不同的參數(shù)、數(shù)據(jù)，并利用報警單元給予工作人員相應的報警提示，用于遙控旋翼無人機、毛刷電機、水泵的遙控器連接控制器，控制器連接信號線，發(fā)出控制信號至無人機單元。
由于卷筒工作為旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，因此工作線纜的卷筒端具有一個旋轉(zhuǎn)接頭與地面單元的各個設(shè)備連接，旋轉(zhuǎn)接頭包括水管旋轉(zhuǎn)接頭、以及電源線和信號線的旋轉(zhuǎn)接頭，由于線、管具有三個，可以將部分部件與卷筒固接，保持同步旋轉(zhuǎn)即可，也可以采用卷筒兩頭分別出線、管的方式，解決接線、接管問題。
基于上述玻璃外墻清潔無人機的控制方法：
玻璃外墻清潔無人機啟動后，由遙控器遙控旋翼無人機、毛刷電機、水泵工作，遙控信號包括旋翼無人機的飛行，毛刷電機和水泵的啟閉；
旋翼無人機起飛時，控制器根據(jù)無人機單元與地面單元的距離控制放卷電機正轉(zhuǎn)、翻轉(zhuǎn)或停止，放卷電機的放卷長度等于無人機單元與地面單元的距離+安全距離，所述安全距離隨無人機單元與地面單元的距離增大而增加，從而使工作線纜始終保持在一個安全的放卷長度上；
當啟動毛刷電機且壓力傳感器產(chǎn)生壓力信號時，推進旋翼啟動，推進旋翼使壓力傳感器的數(shù)值維持在預設(shè)閾值范圍之內(nèi)，且壓力傳感器的數(shù)值越大推進旋翼轉(zhuǎn)速越慢，壓力傳感器的數(shù)值越小推進旋翼轉(zhuǎn)速越快，自動無極調(diào)節(jié)；當推進旋翼啟動過程中，若壓力傳感器無壓力信號，則關(guān)閉推進旋翼。推進旋翼有設(shè)置有轉(zhuǎn)速上下限，工作時的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍在這個上下限之內(nèi)，通過上述方式控制推進旋翼啟閉和轉(zhuǎn)速，使得清潔工作的操作方便可靠，自動化程度更高，也使得清潔工作更加的安全。
當玻璃外墻清潔無人機工作時獲得以下任意信號，則進行報警并給予相應提示；
1)當毛刷電機工作時，壓力傳感器獲得的壓力數(shù)值在預設(shè)閾值范圍之外；
2)當水泵工作時，水位感應單元獲得的水位數(shù)值低于預設(shè)閾值；
3)當電源電量低于預設(shè)安全值時；
4)當障礙物雷達檢測到障礙物距離小于預設(shè)閾值時；
5)當放卷長度測量單元檢測到放卷長度大于預設(shè)閾值時；
通過上述預警，使得裝置工作更加安全可靠。