一种多吸盘式高空玻璃幕墙清洗机器人的制作方法

本实用新型涉及清洗机器人技术领域，尤其涉及一种多吸盘式高空玻璃幕墙清洗机器人。

背景技术：

随着城市的发展，建筑外墙逐渐采用玻璃幕墙，如机场、车站、博物馆、图书馆、体育馆、写字楼等建筑大都采用了大面积的玻璃幕墙。据统计，我国玻璃幕墙总量已愈5亿平方米，占全球总量的85%。玻璃幕墙总量增长迅速，造型越来越复杂，因此玻璃幕墙的清洗成为一个重要课题。

目前，城市建筑的幕墙清洗主要有两种方式：一种是靠升降平台或吊篮承载清洁工进行玻璃幕墙的清洗，虽简便易行，但劳动强度大，存在着很大的危险性；另一种是用安装在楼顶的轨道及吊索系统将擦窗机对准窗户进行自动擦洗。这种方式初次投资成本较高，而且要求在建筑物设计之初就要考虑擦窗系统，因而限制了其使用。因此急需一种能代替人而又有一定灵活性和适用性的自动机器来完成这项工作。

高空玻璃幕墙清洗机器人是一种能在垂直面上进行清洗作业的设备，它必须具备三个基本功能：吸附功能、移动功能与清洗功能。吸附功能通常有三种方式：真空吸附、磁吸附和推力吸附。移动功能通常有三种方式：足式移动、轮式移动和履带式移动。清洗功能通常由固定在清洗机器人本体上的清洗机构实现。

就吸附功能而言，真空吸附的幕墙清洗机器人吸附力由吸盘提供，稳定可靠，适应性强，但对壁面平整度要求较高；磁吸附的幕墙清洗机器人仅能用于金属壁面，适用性较差；推力吸附的幕墙清洗机器人依靠风扇产生的气流负压，可靠性差。

就移动功能而言，轮式和履带式具有移动速度快，运动平稳等特点，但跨越障碍能力差。足式移动虽移动较慢，但跨越障碍能力强，适应性较好。而幕墙清洗机器人在高空中作业比较缓慢，且清洗框架式玻璃幕墙时需要跨越窗框，故一般采用足式移动玻璃幕墙清洗机器人。

就清洗功能而言，固定在机器人清洗本体上的清洗机构相对于机器人不可调，难以适应复杂的壁面环境，灵活性差。

申请日为2010年9月21日，申请号为201020537859.3的专利文献涉及的“多腔负压吸附型爬壁机器人”，其技术方案为：包括负压发生装置和驱动部分，负压发生装置包括一个主负压发生装置和可拆装的多个辅助负压发生装置，负压发生装置腔体高度可调且在其内安装有带风扇的交流电动机，在负压发生装置的底部安装弹性密封垫，在弹性密封垫上加装滚珠。这样的设计，其吸附力大小受墙壁表面影响比较小，可以在多种墙体表面完成吸附动作。但是其重量大，结构复杂，可靠性差，容易从壁面脱落。

申请日为2014年5月15日，申请号为201410204990.0的专利文献涉及的“履带吸盘式爬壁机器人”，其技术方案为：机器人共有16 组吸盘，吸盘均匀固定在履带上，在爬壁机器人工作的过程中吸盘随履带进行移动，将吸盘的真空吸附方式和履带式移动方式相结合，履带通过齿条分别与主动轮和从动轮进行啮合衔接，使机人能够平稳快速地在壁面上移动。这种机器人的运行稳定性和工作效率较高，但是无法跨越窗框，且转弯困难。

概括起来，目前玻璃幕墙清洗机器人主要面临以下几个技术难点：

1.吸附及密封技术：面对复杂的壁面环境，要求吸附机构必须要产生一定的吸附力，并能够维持之，使机器人安全可靠地吸附在工作壁面上。

2.移动技术：移动机构要小型、高效，使机器人可以在壁面上移动，并可灵活、自如调节行走的速度和方向，具有较强的越障能力。

3.控制技术：必须保证信号通讯的实时性、可靠性。控制机器人的整体工作，进行故障诊断和综合管理，实现机器人各部分的协调工作和配合。

4.清洗机构的设计：设计安全有效的清洗机构，识别清洗质量，达到令人满意的清洗效果。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种高安全性、良好的壁面适应性和灵活性、作业效率高的多吸盘式高空玻璃幕墙清洗机器人。

为解决上述问题，本实用新型所述的一种多吸盘式高空玻璃幕墙清洗机器人，包括吸附-移动系统、控制-通讯系统、传感系统、五自由度清洁机械手与污水回收机构，其特征在于：所述控制-通讯系统分别与所述吸附-移动系统、所述传感系统、所述五自由度清洁机械手相连；所述五自由度清洁机械手与所述污水回收机构相连；所述吸附-移动系统包括底部设有横向滑台和纵向滑台的框体；所述框体上设有横向步进电机、纵向步进电机、横向气缸组、纵向气缸组及平台；所述框体的各个侧面底部分别设有横向滑杆Ⅰ、横向滑杆Ⅱ、纵向滑杆Ⅰ、纵向滑杆Ⅱ；所述横向滑台上对称设有6个横向真空吸盘，且该横向滑台通过末端的圆筒Ⅰ与所述纵向滑杆Ⅰ、纵向滑杆Ⅱ嵌套；每个所述横向真空吸盘与所述横向气缸组一一对应相连；所述横向滑台的两边分别设有纵向同步带Ⅰ、纵向同步带Ⅱ；所述纵向同步带Ⅰ的两端分别啮合有纵向同步轮Ⅰ、纵向同步轮Ⅲ；所述纵向同步带Ⅱ的两端分别啮合有纵向同步轮Ⅱ、纵向同步轮Ⅳ；所述纵向同步轮Ⅰ和所述纵向同步轮Ⅱ固定嵌套于所述横向滑杆Ⅰ上；所述纵向同步轮Ⅲ和所述纵向同步轮Ⅳ固定嵌套于所述横向滑杆Ⅱ上；所述纵向滑台上对称设有6个纵向真空吸盘，且该纵向滑台通过末端的圆筒Ⅱ与所述横向滑杆Ⅰ、横向滑杆Ⅱ嵌套；每个所述纵向真空吸盘与所述纵向气缸组一一对应相连；所述纵向滑台的两边分别设有横向同步带Ⅰ、横向同步带Ⅱ；所述横向同步带Ⅰ的两端分别啮合有横向同步轮Ⅰ、横向同步轮Ⅲ；所述横向同步带Ⅱ的两端分别啮合有横向同步轮Ⅱ、横向同步轮Ⅳ；所述横向同步轮Ⅰ和所述横向同步轮Ⅱ固定嵌套于所述纵向滑杆Ⅰ上；所述横向同步轮Ⅲ和所述横向同步轮Ⅳ固定嵌套于所述纵向滑杆Ⅱ上；所述平台上分别设有微型真空泵Ⅰ、微型充气泵Ⅰ、微型充气泵Ⅱ、微型真空泵Ⅱ；所述微型真空泵Ⅰ经电磁阀Ⅰ、所述微型充气泵Ⅰ经电磁阀Ⅱ分别与气管组Ⅰ相连；所述气管组Ⅰ与所述纵向气缸组相连；所述微型充气泵Ⅱ经电磁阀Ⅲ、所述微型真空泵Ⅱ经电磁阀Ⅳ分别与气管组Ⅱ相连；所述气管组Ⅱ与所述横向气缸组相连；所述横向步进电机的输出轴Ⅰ上设有驱动齿轮Ⅰ，该驱动齿轮Ⅰ与减速齿轮Ⅰ的大齿轮Ⅰ啮合；所述减速齿轮Ⅰ的小齿轮Ⅰ与减速齿轮Ⅱ的大齿轮Ⅱ啮合，该减速齿轮Ⅱ的小齿轮Ⅱ啮合有从动齿轮Ⅰ；所述减速齿轮Ⅰ与所述减速齿轮Ⅱ安装在齿轮固定架Ⅰ上；所述从动齿轮Ⅰ固定嵌套于所述横向滑杆Ⅱ上，并安装有所述纵向同步轮Ⅳ；所述纵向步进电机的的输出轴Ⅱ上设有驱动齿轮Ⅱ，该驱动齿轮Ⅱ与减速齿轮Ⅲ的大齿轮Ⅲ啮合；所述减速齿轮Ⅲ的小齿轮Ⅲ与减速齿轮Ⅳ的大齿轮Ⅳ啮合，该减速齿轮Ⅳ的小齿轮Ⅳ啮合有从动齿轮Ⅱ；所述减速齿轮Ⅲ与所述减速齿轮Ⅳ安装在齿轮固定夹架Ⅱ上；所述从动齿轮Ⅱ固定嵌套于所述纵向滑杆Ⅰ上，并安装有所述横向同步轮Ⅱ；所述框体的中部以及所述横向滑台和所述纵向滑台的上部设有水箱；所述水箱上设有带圆壳的上盖；所述圆壳上连有所述五自由度清洁机械手。

所述横向滑台上对称设有横向真空吸盘Ⅰ、横向真空吸盘Ⅱ、横向真空吸盘Ⅲ、横向真空吸盘Ⅳ、横向真空吸盘Ⅴ、横向真空吸盘Ⅵ，且该横向滑台的两端分别与所述纵向滑杆Ⅰ及所述纵向滑杆Ⅱ相连。

所述纵向滑台上对称设有纵向真空吸盘Ⅰ、纵向真空吸盘Ⅱ、纵向真空吸盘Ⅲ、纵向真空吸盘Ⅳ、纵向真空吸盘Ⅴ、纵向真空吸盘Ⅵ，且该纵向滑台的两端分别与所述横向滑杆Ⅰ及所述横向滑杆Ⅱ相连。

所述电磁阀Ⅰ与所述微型真空泵Ⅰ的进气孔Ⅰ相连接。

所述电磁阀Ⅱ与所述微型充气泵Ⅰ的出气孔Ⅰ相连接。

所述电磁阀Ⅲ与所述微型充气泵Ⅱ的出气孔Ⅱ相连接。

所述电磁阀Ⅳ与所述微型真空泵Ⅱ的进气孔Ⅱ相连接。

所述纵向气缸组由纵向气缸Ⅰ、纵向气缸Ⅱ、纵向气缸Ⅲ、纵向气缸Ⅳ、纵向气缸Ⅴ、纵向气缸Ⅵ组成，该纵向气缸Ⅰ、纵向气缸Ⅱ、纵向气缸Ⅲ、纵向气缸Ⅳ、纵向气缸Ⅴ、纵向气缸Ⅵ与6个所述纵向真空吸盘一一对应相连。

所述横向气缸组由横向气缸Ⅰ、横向气缸Ⅱ、横向气缸Ⅲ、横向气缸Ⅳ、横向气缸Ⅴ、横向气缸Ⅵ，该横向气缸Ⅰ、横向气缸Ⅱ、横向气缸Ⅲ、横向气缸Ⅳ、横向气缸Ⅴ、横向气缸Ⅵ与6个所述横向真空吸盘一一对应相连。

所述五自由度清洁机械手包括与所述水箱相连的旋转轴步进电机和蜗杆支架，以及设有驱动臂座的旋转平台、大臂、小臂、清洁头外壳；所述旋转轴步进电机通过蜗杆连有法兰片，该法兰片固定在所述蜗杆支架上；所述蜗杆啮合有所述蜗轮，该蜗轮嵌套在旋转轴上；所述旋转轴与所述水箱之间套合有旋转轴下轴承和旋转轴下法兰；所述旋转轴上嵌套有锁紧法兰，该锁紧法兰与所述蜗轮固连；所述旋转轴的顶端通过锁紧螺钉固定连接所述旋转平台，并嵌套有置于所述圆壳上表面中心的旋转轴上轴承，该旋转轴上轴承固连有旋转轴上法兰；所述驱动臂座的一侧设有小臂连杆舵机，其另一侧设有大臂连杆舵机；所述驱动臂座的顶部对称安装有大臂轴承Ⅰ、大臂轴承Ⅱ，该大臂轴承Ⅰ、大臂轴承Ⅱ分别连有大臂轴承法兰Ⅰ、大臂轴承法兰Ⅱ；所述大臂轴承法兰Ⅰ、大臂轴承法兰Ⅱ与所述大臂相连；所述小臂连杆舵机经小臂传动摇臂、连杆轴承盖Ⅲ、小臂连杆连有所述小臂；所述大臂连杆舵机经大臂传动摇臂、曲柄连有大臂连杆，该大臂连杆固定在所述大臂上；所述曲柄上分别设有连杆轴承盖Ⅰ、连杆轴承盖Ⅱ；所述大臂的末端对称安装有小臂轴承Ⅰ、小臂轴承Ⅱ，该小臂轴承Ⅰ、小臂轴承Ⅱ分别连接有小臂轴承法兰Ⅰ、小臂轴承法兰Ⅱ；所述小臂轴承法兰Ⅰ与所述小臂轴承法兰Ⅱ连有小臂臂座，该小臂臂座上固定有所述小臂；所述小臂末端安装有一个短U支架，该短U支架上固定安装清洁头旋转舵机；所述清洁头旋转舵机通过舵盘Ⅰ、舵盘Ⅱ连接长U支架，该长U支架上分别固定有提拉绳电机、所述清洁头外壳；所述清洁头外壳的左下部和右下部分别固定有支撑轴，其底部中心设有固定架连接轴；所述提拉绳电机上设有拉绳轴，该拉绳轴铰连提拉绳；所述提拉绳的另一端固定于所述固定架连接轴上；所述清洁头外壳底部对称设有清洁胶棉固定架，且该清洁胶棉固定架通过所述固定架连接轴连接在一起；所述清洁胶棉固定架上设有清洁胶棉；所述支撑轴上设有支撑曲柄，该支撑曲柄的一端与所述清洁胶棉固定架相连；所述清洁胶棉固定架与所述清洁胶棉之间的空隙贯穿有弹性绳，该弹性绳的两端固定于所述清洁头外壳内部；所述清洁头外壳的顶部设有导水柱，该导水柱与所述污水回收机构相连。

所述污水回收机构包括硅胶管Ⅰ、硅胶管Ⅱ、过滤器和所述水箱；所述硅胶管Ⅰ的一端连接所述导水柱，另一端连接微型抽水泵的抽水口，该微型抽水泵的出水口经所述过滤器与所述水箱相连；所述硅胶管Ⅱ连接于所述微型冲水泵与所述清洁胶棉之间。

所述控制-通讯系统包括一个远程控制器、置于所述上盖内部的微处理器和一个无线路由器及一个无线视频传输系统、置于所述五自由度清洁机械手的手臂中部的图像采集模块；所述微处理器分别与所述传感系统、所述图像采集模块、所述无线路由器相连；所述无线视频传输系统与所述无线路由器相连，该无线路由器与所述远程控制器无线连接。

所述传感系统包括置于所述框体底部的红外测距传感器和超声波传感器、置于所述上盖内部的陀螺仪与数字三轴重力加速度传感器、置于所述气管组Ⅰ与所述气管组Ⅱ内的气压传感器、置于所述清洁胶棉表面的压力传感器、置于所述水箱内的红外光电传感器；所述红外测距传感器、超声波传感器、陀螺仪、数字三轴重力加速度传感器、气压传感器、压力传感器、红外光电传感器分别与所述控制-通讯系统相连。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型采用多吸盘交替吸附方式，吸附可靠，安全系数高。

2、本实用新型利用两个步进电机正反转间接带动滑台上下左右移动，定位精度高，可以实现机器人全方位移动。

3、本实用新型吸盘通过气缸的伸缩可以相对于滑台上下移动，克服了吸盘无法相对于滑台上下移动而只能紧贴于壁面导致摩擦阻力太大，而吸盘无法平行于壁面移动的困难，并且可以跨越窗框等一定高度的障碍。

4、本实用新型清洗手臂有五个自由度，可以相对于机器人本体调节作业姿态，灵活度高，作业效率高。

5、本实用新型具有污水回收系统，既去除了壁面上的污水，防止壁面被二次污染，又提高了水的利用率，延长了幕墙清洗机器人的作业时间。

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的前视图。

图2为本实用新型的等轴测视结构示意图Ⅰ。

图3为本实用新型驱动臂座机构的局部视图。

图4为本实用新型的等轴测视结构示意图Ⅱ。

图5为本实用新型在玻璃幕墙上工作的示意图。

图6为本实用新型旋转机构的示意图。

图7为本实用新型旋转机构的局部视图。

图8为本实用新型旋转平台示意图。

图9为本实用新型吸附与移动机构的等轴测视结构示意图。

图10为本实用新型吸附与移动机构去除框体后的等轴测视结构示意图。

图11为本实用新型吸附与移动机构的俯视图。

图12为本实用新型吸附与移动机构的剖面A-A视图。

图13为本实用新型底部吸盘组的仰视图。

图14为本实用新型清洗末端的左视图。

图15为本实用新型清洗末端的剖面B-B视图。

图16为本实用新型清洗末端的前视图。

图17为本实用新型清洗末端的剖面C-C视图。

图中：1.框体；201.横向真空吸盘Ⅰ；202.横向真空吸盘Ⅱ；203.横向真空吸盘Ⅲ；204.横向真空吸盘Ⅳ；205.横向真空吸盘Ⅴ；206.横向真空吸盘Ⅵ；301.纵向真空吸盘Ⅰ；302.纵向真空吸盘Ⅱ；303.纵向真空吸盘Ⅲ；304.纵向真空吸盘Ⅳ；305.纵向真空吸盘Ⅴ；306.纵向真空吸盘Ⅵ；401.纵向同步轮Ⅰ；402.纵向同步轮Ⅱ；403.纵向同步轮Ⅲ；404.纵向同步轮Ⅳ；501.横向同步轮Ⅰ；502.横向同步轮Ⅱ；503.横向同步轮Ⅲ；504.横向同步轮Ⅳ；601.横向同步带Ⅰ；602.横向同步带Ⅱ；701.纵向同步带Ⅰ；702.纵向同步带Ⅱ；801.横向滑杆Ⅰ；802.横向滑杆Ⅱ；901.纵向滑杆Ⅰ；902.纵向滑杆Ⅱ；10.横向滑台；11.纵向滑台；1201.横向气缸Ⅰ；1202.横向气缸Ⅱ；1203.横向气缸Ⅲ；1204.横向气缸Ⅳ；1205.横向气缸Ⅴ；1206.横向气缸Ⅵ；1301.纵向气缸Ⅰ；1302.纵向气缸Ⅱ；1303.纵向气缸Ⅲ；1304.纵向气缸Ⅳ；14.横向步进电机；15.纵向步进电机；16.微型真空泵Ⅰ；17.电磁阀Ⅰ；18.电磁阀Ⅱ；19.微型充气泵Ⅰ；20.微型充气泵Ⅱ；21.电磁阀Ⅲ；22.电磁阀Ⅳ；23.微型真空泵Ⅱ；24.气管组Ⅰ；25.气管组Ⅱ；2601.驱动齿轮Ⅰ；2602.减速齿轮Ⅰ；2603.减速齿轮Ⅱ；2604.从动齿轮Ⅰ；2701.驱动齿轮Ⅱ；2702.减速齿轮Ⅲ；2703.减速齿轮Ⅳ；2704.从动齿轮Ⅱ；28.齿轮固定架Ⅰ；29.齿轮固定夹架Ⅱ；30.平台；31.水箱；32.上盖；33.圆壳；34.蜗杆支架；35.旋转轴；36.旋转轴下轴承；37.旋转轴下法兰；38.蜗轮；39.蜗杆；40.法兰片；41.旋转轴步进电机；42.锁紧法兰；43.旋转轴上法兰；44.旋转轴上轴承；45.锁紧螺钉；46.旋转平台；47.驱动臂座；48.大臂连杆舵机；49.小臂连杆舵机；50.大臂传动摇臂；51.小臂传动摇臂；52.曲柄；53.连杆轴承盖Ⅰ；54.连杆轴承盖Ⅱ；55.连杆轴承盖Ⅲ；56.大臂连杆；57.小臂连杆；58.大臂轴承Ⅰ；59.大臂轴承Ⅱ；60.大臂轴承法兰Ⅰ；61.大臂轴承法兰Ⅱ；62.大臂；63.小臂臂座；64.小臂轴承Ⅰ；65.小臂轴承Ⅱ；66.小臂轴承法兰Ⅰ；67.小臂轴承法兰Ⅱ；68.小臂；69.短U支架；70.清洁头旋转舵机；71.舵盘Ⅰ；72.舵盘Ⅱ；73.长U支架；74.提拉绳电机；75.拉绳轴；76.提拉绳；77.清洁头外壳；78.清洁胶棉；79.清洁胶棉固定架；80.固定架连接轴；81.支撑曲柄；82.支撑轴；83.弹性绳。

具体实施方式

如图1~17所示，一种多吸盘式高空玻璃幕墙清洗机器人，包括吸附-移动系统、控制-通讯系统、传感系统、五自由度清洁机械手与污水回收机构。控制-通讯系统分别与吸附-移动系统、传感系统、五自由度清洁机械手相连；五自由度清洁机械手与污水回收机构相连。

吸附-移动系统包括底部设有横向滑台10和纵向滑台11的框体1；框体1上设有横向步进电机14、纵向步进电机15、横向气缸组、纵向气缸组及平台30；框体1的各个侧面底部分别设有横向滑杆Ⅰ801、横向滑杆Ⅱ802、纵向滑杆Ⅰ901、纵向滑杆Ⅱ902；横向滑台10上对称设有6个横向真空吸盘，且该横向滑台10通过末端的圆筒Ⅰ与纵向滑杆Ⅰ901、纵向滑杆Ⅱ902嵌套；每个横向真空吸盘与横向气缸组一一对应相连；横向滑台10的两边分别设有纵向同步带Ⅰ701、纵向同步带Ⅱ702；纵向同步带Ⅰ701的两端分别啮合有纵向同步轮Ⅰ401、纵向同步轮Ⅲ403；纵向同步带Ⅱ702的两端分别啮合有纵向同步轮Ⅱ402、纵向同步轮Ⅳ404；纵向同步轮Ⅰ401和纵向同步轮Ⅱ402固定嵌套于横向滑杆Ⅰ801上；纵向同步轮Ⅲ403和纵向同步轮Ⅳ404固定嵌套于横向滑杆Ⅱ802上；纵向滑台11上对称设有6个纵向真空吸盘，且该纵向滑台11通过末端的圆筒Ⅱ与横向滑杆Ⅰ801、横向滑杆Ⅱ802嵌套；每个纵向真空吸盘与纵向气缸组一一对应相连；纵向滑台11的两边分别设有横向同步带Ⅰ601、横向同步带Ⅱ602；横向同步带Ⅰ601的两端分别啮合有横向同步轮Ⅰ501、横向同步轮Ⅲ503；横向同步带Ⅱ602的两端分别啮合有横向同步轮Ⅱ502、横向同步轮Ⅳ504；横向同步轮Ⅰ501和横向同步轮Ⅱ502固定嵌套于纵向滑杆Ⅰ901上；横向同步轮Ⅲ503和横向同步轮Ⅳ504固定嵌套于纵向滑杆Ⅱ902上；平台30上分别设有微型真空泵Ⅰ16、微型充气泵Ⅰ19、微型充气泵Ⅱ20、微型真空泵Ⅱ23；微型真空泵Ⅰ16经电磁阀Ⅰ17、微型充气泵Ⅰ19经电磁阀Ⅱ18分别与气管组Ⅰ24相连；气管组Ⅰ24与纵向气缸组相连；微型充气泵Ⅱ20经电磁阀Ⅲ21、微型真空泵Ⅱ23经电磁阀Ⅳ22分别与气管组Ⅱ25相连；气管组Ⅱ25与横向气缸组相连；横向步进电机14的输出轴Ⅰ上设有驱动齿轮Ⅰ2601，该驱动齿轮Ⅰ2601与减速齿轮Ⅰ2602的大齿轮Ⅰ啮合；减速齿轮Ⅰ2602的小齿轮Ⅰ与减速齿轮Ⅱ2603的大齿轮Ⅱ啮合，该减速齿轮Ⅱ2603的小齿轮Ⅱ啮合有从动齿轮Ⅰ2604；减速齿轮Ⅰ2602与减速齿轮Ⅱ2603安装在齿轮固定架Ⅰ28上；从动齿轮Ⅰ2604固定嵌套于横向滑杆Ⅱ802上，并安装有纵向同步轮Ⅳ404；纵向步进电机15的的输出轴Ⅱ上设有驱动齿轮Ⅱ2701，该驱动齿轮Ⅱ2701与减速齿轮Ⅲ2702的大齿轮Ⅲ啮合；减速齿轮Ⅲ2702的小齿轮Ⅲ与减速齿轮Ⅳ2703的大齿轮Ⅳ啮合，该减速齿轮Ⅳ2703的小齿轮Ⅳ啮合有从动齿轮Ⅱ2704；减速齿轮Ⅲ2702与减速齿轮Ⅳ2703安装在齿轮固定夹架Ⅱ29上；从动齿轮Ⅱ2704固定嵌套于纵向滑杆Ⅰ901上，并安装有横向同步轮Ⅱ502；框体1的中部以及横向滑台10和纵向滑台11的上部设有水箱31；水箱31上设有带圆壳33的上盖32；圆壳33上连有五自由度清洁机械手。

横向滑台10上对称设有横向真空吸盘Ⅰ201、横向真空吸盘Ⅱ202、横向真空吸盘Ⅲ203、横向真空吸盘Ⅳ204、横向真空吸盘Ⅴ205、横向真空吸盘Ⅵ206，且该横向滑台10的两端分别与纵向滑杆Ⅰ901及纵向滑杆Ⅱ902相连。

纵向滑台11上对称设有纵向真空吸盘Ⅰ301、纵向真空吸盘Ⅱ302、纵向真空吸盘Ⅲ303、纵向真空吸盘Ⅳ304、纵向真空吸盘Ⅴ305、纵向真空吸盘Ⅵ306，且该纵向滑台11的两端分别与横向滑杆Ⅰ801及横向滑杆Ⅱ802相连。

电磁阀Ⅰ17与微型真空泵Ⅰ16的进气孔Ⅰ相连接。

电磁阀Ⅱ18与微型充气泵Ⅰ19的出气孔Ⅰ相连接。

电磁阀Ⅲ21与微型充气泵Ⅱ20的出气孔Ⅱ相连接。

电磁阀Ⅳ22与微型真空泵Ⅱ23的进气孔Ⅱ相连接。

纵向气缸组由纵向气缸Ⅰ1301、纵向气缸Ⅱ1302、纵向气缸Ⅲ1303、纵向气缸Ⅳ1304、纵向气缸Ⅴ、纵向气缸Ⅵ组成，该纵向气缸Ⅰ1301、纵向气缸Ⅱ1302、纵向气缸Ⅲ1303、纵向气缸Ⅳ1304、纵向气缸Ⅴ、纵向气缸Ⅵ与6个纵向真空吸盘一一对应相连。

横向气缸组由横向气缸Ⅰ1201、横向气缸Ⅱ1202、横向气缸Ⅲ1203、横向气缸Ⅳ1204、横向气缸Ⅴ1205、横向气缸Ⅵ1206，该横向气缸Ⅰ1201、横向气缸Ⅱ1202、横向气缸Ⅲ1203、横向气缸Ⅳ1204、横向气缸Ⅴ1205、横向气缸Ⅵ1206与6个横向真空吸盘一一对应相连。

五自由度清洁机械手包括与水箱31相连的旋转轴步进电机41和蜗杆支架34，以及设有驱动臂座47的旋转平台46、大臂62、小臂68、清洁头外壳77；旋转轴步进电机41通过蜗杆39连有法兰片40，该法兰片40固定在蜗杆支架34上；蜗杆39啮合有所述蜗轮38，该蜗轮38嵌套在旋转轴35上；旋转轴35与水箱31之间套合有旋转轴下轴承36和旋转轴下法兰37；旋转轴35上嵌套有锁紧法兰42，该锁紧法兰42与蜗轮38固连；旋转轴35的顶端通过锁紧螺钉45固定连接旋转平台46，并嵌套有置于圆壳33上表面中心的旋转轴上轴承44，该旋转轴上轴承44固连有旋转轴上法兰43；驱动臂座47的一侧设有小臂连杆舵机49，其另一侧设有大臂连杆舵机48；驱动臂座47的顶部对称安装有大臂轴承Ⅰ58、大臂轴承Ⅱ59，该大臂轴承Ⅰ58、大臂轴承Ⅱ59分别连有大臂轴承法兰Ⅰ60、大臂轴承法兰Ⅱ61；大臂轴承法兰Ⅰ60、大臂轴承法兰Ⅱ61与大臂62相连；小臂连杆舵机49经小臂传动摇臂51、连杆轴承盖Ⅲ55、小臂连杆57连有小臂68；大臂连杆舵机48经大臂传动摇臂50、曲柄52连有大臂连杆56，该大臂连杆56固定在大臂62上；曲柄52上分别设有连杆轴承盖Ⅰ53、连杆轴承盖Ⅱ54；大臂62的末端对称安装有小臂轴承Ⅰ64、小臂轴承Ⅱ65，该小臂轴承Ⅰ64、小臂轴承Ⅱ65分别连接有小臂轴承法兰Ⅰ66、小臂轴承法兰Ⅱ67；小臂轴承法兰Ⅰ66与小臂轴承法兰Ⅱ67连有小臂臂座63，该小臂臂座30上固定有小臂68；小臂68末端安装有一个短U支架69，该短U支架69上固定安装清洁头旋转舵机70；清洁头旋转舵机70通过舵盘Ⅰ71、舵盘Ⅱ72连接长U支架73，该长U支架73上分别固定有提拉绳电机74、清洁头外壳77；清洁头外壳77的左下部和右下部分别固定有支撑轴82，其底部中心设有固定架连接轴80；提拉绳电机74上设有拉绳轴75，该拉绳轴75铰连提拉绳76；提拉绳76的另一端固定于固定架连接轴80上；清洁头外壳77底部对称设有清洁胶棉固定架79，且该清洁胶棉固定架79通过固定架连接轴80连接在一起；清洁胶棉固定架79上设有清洁胶棉78；支撑轴82上设有支撑曲柄81，该支撑曲柄81的一端与清洁胶棉固定架79相连；清洁胶棉固定架79与清洁胶棉78之间的空隙贯穿有弹性绳83，该弹性绳83的两端固定于清洁头外壳77内部；清洁头外壳77的顶部设有导水柱，该导水柱与污水回收机构相连。

污水回收机构包括硅胶管Ⅰ、硅胶管Ⅱ、过滤器和水箱31。硅胶管Ⅰ的一端连接导水柱，另一端连接微型抽水泵的抽水口，该微型抽水泵的出水口经过滤器与水箱31相连；硅胶管Ⅱ连接于微型冲水泵与清洁胶棉78之间。

控制-通讯系统包括一个远程控制器、置于上盖32内部的微处理器和一个无线路由器及一个无线视频传输系统、置于五自由度清洁机械手的手臂中部的图像采集模块；微处理器分别与传感系统、图像采集模块、无线路由器相连；无线视频传输系统与无线路由器相连，该无线路由器与远程控制器无线连接。

传感系统包括置于框体1底部的红外测距传感器和超声波传感器、置于上盖32内部的陀螺仪与数字三轴重力加速度传感器、置于气管组Ⅰ24与气管组Ⅱ25内的气压传感器、置于清洁胶棉78表面的压力传感器、置于水箱31内的红外光电传感器；红外测距传感器、超声波传感器、陀螺仪、数字三轴重力加速度传感器、气压传感器、压力传感器、红外光电传感器分别与控制-通讯系统相连。

工作时，初始状态，微型真空泵Ⅰ16与微型真空泵Ⅱ23均打开，微型充气泵Ⅰ19与微型充气泵Ⅱ20均关闭，电磁阀Ⅰ17与电磁阀Ⅳ22均接通，电磁阀Ⅱ18与电磁阀Ⅲ21均闭合，横向真空吸盘的气动回路与纵向真空吸盘的气动回路均处于抽气状态，横向真空吸盘与纵向真空吸盘均吸附于壁面上。

第一步，关闭微型真空泵Ⅱ23与电磁阀Ⅳ22，打开微型充气泵Ⅱ20与电磁阀Ⅲ21，此时横向真空吸盘的气动回路处于充气状态，纵向真空吸盘的气动回路处于抽气状态，横向真空吸盘被气缸的活塞提上去脱离壁面，纵向真空吸盘吸附于壁面。

第二步，横向步进电机14顺时针旋转，通过减速齿轮Ⅰ2602、减速齿轮Ⅱ2603带动从动齿轮Ⅰ2604转动，从动齿轮Ⅰ2604带动横向滑杆Ⅱ802旋转，横向滑杆Ⅱ802带动固定于其上的纵向同步轮Ⅲ403与纵向同步轮Ⅳ404旋转，纵向同步轮Ⅲ403与纵向同步轮Ⅳ404分别带动与之啮合的纵向同步带Ⅰ701与纵向同步带Ⅱ702逆时针旋转，纵向同步带Ⅰ701与纵向同步带Ⅱ702带动横向滑台10相对于纵向滑杆Ⅰ901与纵向滑杆Ⅱ902滑动，从而实现了横向滑台相对于机器人框体向上移动。

第三步，打开微型真空泵Ⅱ23与电磁阀Ⅳ22，关闭微型充气泵Ⅱ20与电磁阀Ⅲ21，打开微型充气泵Ⅰ19与电磁阀Ⅱ18，关闭微型真空泵Ⅰ16与电磁阀Ⅰ17，此时纵向真空吸盘的气动回路处于充气状态，横向真空吸盘的气动回路处于抽气状态，纵向真空吸盘被气缸的活塞提上去脱离壁面，横向真空吸盘吸附于壁面。

第四步，横向步进电机14逆时针旋转，通过减速齿轮Ⅰ2602、减速齿轮Ⅱ2603带动从动齿轮Ⅰ2604转动，从动齿轮Ⅰ2604带动横向滑杆Ⅱ802旋转，横向滑杆Ⅱ802带动固定于其上的纵向同步轮Ⅲ403与纵向同步轮Ⅳ404旋转，纵向同步轮Ⅲ403与纵向同步轮Ⅳ404分别带动与之啮合的纵向同步带Ⅰ701与纵向同步带Ⅱ702顺时针旋转，纵向同步带Ⅰ701与纵向同步带Ⅱ702带动横向滑台10相对于纵向滑杆Ⅰ901与纵向滑杆Ⅱ902滑动，从而实现了横向滑台相对于机器人框体向下移动，即机器人框体相对于横向滑台向上移动。

重复上述步骤即可实现幕墙清洗机器人不断向上移动。向下向左向右同理。从而实现了幕墙清洗机器人在玻璃壁面上上下左右全方位移动。

大臂连杆舵机48和小臂连杆舵机49分别通过大臂连杆56和小臂连杆57带动大臂62和小臂68转动，清洁头旋转舵机70通过长U支架73带动清洁头外壳77转动；大臂连杆舵机48、小臂连杆舵机49和清洁头旋转舵机70相互配合，可以调节大臂62、小臂68和清洁头外壳77相对框体1的角度，使清洁胶棉78平行紧贴于需要清洁的壁面；旋转轴步进电机41通过蜗轮38和蜗杆39带动旋转平台46旋转，旋转平台46通过与之固连的驱动臂座47带动清洗机械臂旋转；旋转的清洁胶棉78擦洗去除壁面的污垢；清洁过程中的污水通过污水回收系统回收过滤再利用；机器人的各个系统相互配合，即可实现在高楼玻璃幕墙上的安全高效的清洗作业。