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    “蜘蛛人”變“小蜜蜂”,無人機清潔建筑外墻或成新趨勢

    來源:萬研所  作者:編輯  日期:2022-8-29
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    據CTBUH(世界高層建筑與都市人居學會)發布的《2020高層建筑年度回顧》顯示,2020年,全球就建成了106座200米及以上高度的建筑。而在國內,網絡數據顯示,每年新建幕墻的數量達到9000萬平方米。也就是說,不止是第一高樓,在全球隨便一個城市,都能看到“蜘蛛人”在高危環境下穿梭的身影。

      本篇文章內容由[中國幕墻網ALwindoor.com]編輯部整理發布:

      世界第一高樓哈利法塔,高829米,擁有2.5萬個幕墻單元板塊,外墻玻璃共39萬平方米,每年清潔外立面4次,每次清潔歷經3個月。這也意味著,當抬頭仰望哈利法塔時,首先震撼到你的可能是懸掛在829米高樓外墻上的“蜘蛛人”。

      據不完全統計(截至2020年底):中國150米以上的建筑達到2395座,200米以上建筑達823座,300米以上達95座。同時,由中國幕墻網ALwindoor.com整理的數據顯示:每年在國內新建的幕墻數量達到9000萬平方米。也就是說,不止是世界第一高樓,在全球任意一個城市,我們都能看到“蜘蛛人”在高危環境下穿梭的身影。

      玻璃幕墻的清洗是一種高危的工作,清潔工使用的工具簡單原始,人身安全得不到保障,工作效率還低,然而這個工作一直以來卻沒能被機器所取代。在玻璃幕墻日益成為全球建筑最普遍的外立面裝飾材料之一的今天,清洗工作何去何從?

      如今隨著科技的發展,無人機正逐漸成為企業清潔幕墻的新選擇。未來,“蜘蛛人”或許可以徹底擺脫危險的高空作業,當人們在城市中心抬頭仰望時,可以放心欣賞無人機“飛檐走壁”的好風景。

      無人機清潔技術的發展歷程

      隨著技術逐漸成熟,無人機在攝影、安保等領域的應用已經非常廣泛,利用無人機對高樓外墻進行清潔的應用在近幾年也不斷發展,在國內外都受到了業界關注。

      早在2016年,美國佛羅里達州的Apellix無人機公司就研發出了一款智能噴涂無人機“工蜂”(Worker Bee),功能就包括通過壓力清洗戶。

      2018年,一名澳大利亞高中生Oliver Nicholls研發的一臺“窗戶清洗無人機”,在國際科學和工程博覽會(ISEF)斬獲Gordon E. Moore獎,又推動無人機清潔技術向前邁進了一大步。

      這款“窗戶清洗無人機”配有繩索和電纜,地面工作人員通過計算機控制無人機進行上下移動。在無人機的一側設置有8個螺旋槳,螺旋槳開始轉動后,無人機會被推離建筑物,并移動到建筑物的不同部位。

      無人機上安裝有噴嘴和旋轉式洗滌器,當無人機到達指定位置后,會先通過噴嘴為窗戶噴灑清潔液體,隨后洗滌器對該位置進行清潔,無人機上附帶的刮板還可去除窗戶上多余的水分,如此反復重復幾次清潔步驟,就能高效完成清潔工作。

      同樣把無人機應用到高樓窗戶清潔領域的還有拉脫維亞的Aerones公司。2018年底,Aerones公司設計制造出了擁有38個旋槳的無人清洗機Aerones AD28。

      Aerones AD28上安裝有電纜,從地面直接供電,可以不受電池續航能力的限制,長時間使用。機身上有一條與地面連接的軟管,地面水資源通過軟管輸送到高空飛行的無人機上,再配合清潔劑和滾筒對窗戶進行清潔。

      Aerones AD28能承載的重量高達145公斤,可以飛行到距離地面350米的高度進行作業。

      Aerones AD28上還安裝了高清攝像頭,操作人員在地面就能觀察到無人機高空作業的情況。為了確保Aerones AD28能夠在大風天氣正常運作,工作人員還專為其設置了一套穩定系統,具有很強的抗震(詞條“抗震”由行業大百科提供)性。

      近幾年,許多國內外企業也紛紛加入這一賽道,準備在建筑外墻清潔領域大展拳腳。

      例如,美國北卡羅來納州的Lucid公司研發的一款無人機,可通過噴涂清潔劑來“軟洗”建筑物,更有效地清除建筑物外部的霉菌、藻類等生長物。同時,它們還引入了物聯網平臺,對無人機高空作業的數據和設備行為進行監測,并計劃利用5G網絡實現視頻直播、遠程駕駛等使用功能。

      國內古貓科技公司的玻璃幕墻清洗無人機,采用無接觸式高壓清洗設備對幕墻進行清洗。公司還表示將在產品研發完成后,考慮自建清潔公司,或與清潔公司展開合作。

    圖 | Lucid公司清潔無人機

      為什么是無人機?

      據外媒預測,隨著無人機技術的不斷成熟,使用無人機進行高樓窗戶清潔將成為大勢所趨。而它所凸顯出的優勢,也是相關解決方案備受企業青睞的主要原因。

      安全

      與傳統建筑物外窗清潔的方式相比,無人機安全性更高。傳統的人工清潔方式,需要工人利用繩索懸掛在高樓外部對建筑外墻進行清潔,危險性很高。而無人機清潔窗戶只需工作人員在地面操作,設備就能到指定位置進行工作,可避免發生人員從高空墜落的風險。許多無人機還有極強的抗震性,能夠在風雨等惡劣天氣情況下進行工作,比如Nicholls的“窗戶清洗無人機”可以抗住45公里/小時的風。

      經濟

      無人機可節省大量的人工和設備成本。據報道,利用傳統清潔方式,一次清潔通常需要高達11000美元(約等于68000元)的花費,而Oliver Nicholls研發的“窗戶清洗無人機”價值僅為2300美

    圖 | 傳統清潔方式中使用的腳手架

      全方位清潔

      帶有攝像頭的窗戶清潔無人機可以使得地面工作人員對建筑物的各個角落了如指掌,人工無法觸及的地方,無人機也能輕松“拿捏”。

      高效

      窗戶清潔無人機通常比人工清潔效率要快得多。例如,古貓科技公司的無人機清洗設備效率比人工高10倍以上;而Aerones AD28的工作效率已經比人工清潔速度快20倍。

      檢查員的得力助手

      無人機在建筑幕墻上的應用不止停留在清潔層面,隨著技術的不斷進步,在對幕墻的巡檢和安全維護上,無人機技術也得到了長足發展。

      8月5日,上海市住房和城鄉建設管理委員會利用無人機技術進行了一場“2022年既有建筑玻璃幕墻應急演練”活動。

    圖 | 無人機技術智能巡查

      活動現場,無人機對深水港商務中心玻璃幕墻進行了汛期自動航線智能巡檢,通過AI自動識別安全隱患系統,在檢測到一處碎裂的玻璃幕墻后,無人機將幕墻碎裂信息發送到各應急處置平臺,工作人員接收到信息后迅速采取應對措施緊急避險。隨后,搶險人員再根據無人機傳送的位置信息,對碎裂幕墻進行妥善處理。

    圖 | 工作人員拆除隱患玻璃構件

      而且,無人機對于建筑外墻的檢測在一定程度上,已經超越了檢查員的目視檢查。比如,一些無人機搭載了熱像儀技術,可以檢測到外墻是否存在空鼓(詞條“空鼓”由行業大百科提供)(墻面的粉灰層出現了拱起脫落的問題)現象、外保溫層是否有滲水情況等。這些情況,檢查員只通過肉眼是無法精確檢測到的。

    圖 | 搭載熱成像技術的巡檢無人機進行巡檢工作

      既能保護工作人員的安全,又能高效、精準、無損地完成檢測工作,無人機技術在幕墻巡檢上的優勢不言而喻。隨著高層建筑數量越來越多,建筑物形態呈現多樣化,無人機外墻清潔技術逐漸具有針對性,趨于精細化。

      高層建筑外墻清洗機現狀

      機器人工程正在迅速地從工業領域轉移到服務領域,它的潛力非常大,它能夠代替人類在許多危險和受污染的地方做重復或繁重的工作,對老年人或者患病者進行長期持久的關懷和照顧,客運和貨運,野外營救,精密手術,清洗對人體有害的或無法進入的事物(比如說清洗油箱)等等。

    傳統人工清洗方式 圖片來源:門窗幕墻行業攝影大賽

      高層建筑外墻壁面清洗機是特種機器人的一種,其必須具有兩種功能:即在壁面上的吸附功能和移動功能,由于建筑物表面的非導磁性,清洗壁面機器人多采用正壓和負壓兩種吸附結構。其中負壓吸附又成為真空吸附,由風扇、真空泵、空氣壓縮機等使吸盤內產生負壓,依靠壓差將機器人吸附在墻面上。真空吸附式壁面移動機器人又可分為單吸和多吸兩種結構,單吸盤真空吸附壁面機器人可實現小型化,輕量化,且結構簡單,易于控制,多吸盤腳式壁面爬行機器人的吸附穩定可靠。

      九十年代最新研制成功地推進型壁面機器人,采用直升機原理,利用螺旋槳產生的高速氣流帶動機器人向上高速移動,螺旋槳所產生的推力與壁面大約成20度角,始終有指向壁面的推力從而實現機器人的吸附功能,使機器人可以實現緊貼壁面移動,有一定的越障能力。

      目前已有報道的高層建筑擦窗機還有以下幾種:

      日本BE公司研制成功的一種固定軌道式全自動擦窗機器人,靠安裝在樓頂的軌道及吊索系統使擦窗機對準窗口,沿固定安裝在建筑物表面導槽垂直上下移動進行自動清洗。

      北京航空航天大學與北京鐵路局合作研制的擦窗樣機,有八個吸盤,采用“十”字框架(詞條“框架”由行業大百科提供)式結構,上有驅動裝置,可驅動兩框架做相對運動以實現壁面機器人在固定墻面上沿X,Y方向移動。

    (概念圖:玻璃幕墻清潔機器人工作中)

      上?萍即髮W機器人研究所研制的雙足式爬壁機器人,與步行式兩足機器人比較,結構較為簡單,省略膝關節,通過腳腕的傾斜和圓規腳的開閉適當結合起來,即可翻越一定的臺階,對諸多復雜環境具有適應性。哈爾濱工業大學機器人研究所研制成功的清洗高層建筑瓷磚壁面或玻璃幕墻的壁面清洗爬壁機器人。該機器人吸附方式為負壓吸附,移動方式為輪式,移動速度為1-8米/分。采用有線遙控,計算機控制。曾向深圳、香港試銷二臺,反映較好。

      隨著社會進步,經濟與科技的發展,城市規模越來越大,建筑越來越高,以至摩天大廈比比皆是。高層建筑更是成了一個城市面貌的核心內容,但是由此導致的城市形象問題也日趨嚴重,尤其是在工業城市,這種問題更是突出。靚麗的新大樓,不用多久,外表便成為灰暗一片,嚴重影響了城市的面貌。因此為了保持良好的城市形象,城市高層建筑的清洗工作在各大城市尤其是首都、省會等國際性大都市已經成為直接影響城市形象的問題。

      經常訪問中國幕墻網ALwindoor.com的讀者朋友應該還記得,幾年前“央視”耗資50萬,耗時40天清洗了“大褲衩”,幾天之后的一場黃沙,讓網友紛紛嘆息:“白洗了”。這個例子充分表明了傳統的清洗方式清洗周期長、成本高的問題。同時,利用人工清洗還存在一定的危險。

      高層建筑由于高空作業,給清洗工作帶來了極大的不方便,目前,我國大多數高層建筑清洗工作還是由人力完成,這類清洗工作主要由工人搭乘吊籃進行高空作業來完成,工人的環境惡劣,且有一定的危險性,工作效率低,成本高,耗時長,隨著機器人技術的出現和發展以及人們自我保護意識的增強,人們迫切希望能用機器人代替人進行這些高空極危險的作業,從而把人類從惡劣的環境和繁重的勞動中解脫出來。

      針對這種種問題,智能清洗機采用無人化清洗,自動清洗,自動供水,供清洗液。單片機系統控制,操作人員只需通過鍵盤即可操縱清洗機工作,而且在清洗過程中,清洗機能夠自動進行邊緣識別,可根據建筑樓層的具體情況選擇為縱洗或橫洗。清洗效率較高,清洗效果良好,是高層建筑理想的清潔工具。使用將大大降低高層建筑的清洗成本,改善工人的勞動環境,提高勞動生產率,其有相當的社會效益、經濟意義和廣闊的應用前景。

      而隨著與諸如AI、熱成像、5G等技術的逐漸融合,無人機在高層建筑外墻上的功能也將不再囿于一隅,未來,在建筑外墻的檢測、維護等領域,無人機也將有大展拳腳的機會。

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    原文地址:http://www.52mqw.com/info/2022-8-29/49512-1.htm
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