終結蜘蛛人—樸蜂曆時9年研發智能外牆清洗機器人ispider_機器人_機械係統

　　走在大街上，偶爾能看到掛在牆上清洗建築外牆的“蜘蛛人”們，不禁要為他們的安全擔憂。清洗建築外牆玻璃這個看似不複雜又危險的工作，多年以來卻始終沒有被機器代替。智能外牆清洗機器人ispider或許能夠改變這一情況。它由廈門樸蜂科技曆時9年研製，目前樣機的功能論證已經完成，正進行量產前準備。

　　ispider 能夠模仿 “蜘蛛人” 的清洗流程，對大多數建築外牆進行自動清洗。它體積和一個中學生接近，由設置在樓頂的可移動卷揚機構，通過鋼絲繩牽引，對大樓外牆麵進行清洗。這樣一個人掛著水桶，拴根繩子，拿著抹布和刮水器就能完成的工作看似簡單，然而樸蜂科技創始人張華龍告訴 36 氪，實際要遠比想象中困難的多，這也是他們曆時9年才完成研製的主要原因。具體裏麵的困難主要有幾個方麵：

　　首先，就是要能夠識別不同的牆麵，采取不同的清洗方案。為此，ipsider使用了機器視覺技術，在室外光照、溫度和識別背景高度複雜的情形下，通過特殊的算法及高速並行處理方式，對牆麵的材質變化進行識別，提供不同的清洗方案。同時對外牆框架線條的變化進行精細尺寸測量，確保清洗機械臂對高低不同的牆麵能夠進行全麵地類似人工流程的清洗。

　　其次，還要保證姿態穩定。機器人在空中工作時，即有來自各個方向的風或其它幹擾，又有工作過程中動作反作用力產生的姿態偏移，ispider的控製係統需要要在這些條件下，保證係統平穩地工作。因此ispider采用了類似無人機控係統的控製算法，對姿態和位置進行控製。張華龍也因此把ispider稱作“半飛行器”。

　　ispider的控製係統由 10 個 CPU 組成神經元係統，以最快 200HZ 的反應速度，管理觸覺，姿態，方向，速度，風壓，識別等 50 多個傳感器，以及 40 多個執行清洗和姿態控製的微型數字電機。在控製係統的保證下，ispider 可以像壁虎一樣牢靠地吸附在牆麵工作，也能像飛行器一樣在強風中保持自身的姿態和安全。

　　此外，還要能夠攀爬和越障。建築外牆很多時候會有各種障礙，如窗台窗框等，機器人需要能夠識別並越過這些障礙。ispider依靠毛刷和刮雨器工作臂交替伸縮落地，實現了攀爬並同時清洗窗框窗台等障礙物。與飛行器類似的姿態控製係統讓ispider可以以飛行的方式跨過障礙。攀爬和越障使得ispider可以清洗目前90%以上的建築外牆麵。個別特殊牆麵，樸蜂采用定製配件的方式解決。

　　最後，要小型和輕量化。現場人工可輕易搬動的小型輕量化係統是實用性的首要選擇。為了實現小型和輕量化，樸蜂使用了多方麵的技術：

　　參照航空飛行器進行結構設計，使用“翼盒”結構，盡可能減輕重量。

　　為了避免附帶龐大的支持管線，使用了儲能/重量比高的磷酸鋰鐵電池，可以使機器連續工作180米。

　　合計30餘個電機，全部采用了體積小的數字化稀土永磁無刷航空電機，電機的轉速可以無級調節，由中央CPU根據工況實時控製。

　　使用碳纖維與環氧樹脂等複合材料，在保證強度前提下減輕重量，一次性整體熱壓成型水箱、殼體等部件。
內置循環水係統，避免了附帶水管線，也可以降低耗水量。

　　通過以上多種技術，ispider最終工作車的不帶水重量在40公斤以內，人工可搬運。

　　以上問題都是在研發過程中逐漸遇到和解決的。一開始他們以為1年半就能研發成功，後來不斷遇到各種技術問題，多次想要放棄，後來又逐個突破，直到現在，研發基本完成，各項功能都完成驗證。期間控製代碼的編寫和完善足足曆時9年。

　　具體到清潔效果，張華龍表示，清潔效果比人工要好。ispider采用螺旋槳推動清洗機器人，並保持一定的壓力，使其可伸縮的毛刷工作臂與待清洗麵接觸，由內置驅動裝置驅動毛刷輥子高速旋轉擊打清洗麵，配合噴水軟化和衝洗汙垢。這樣即保證清洗力度，又可以提高移動速度，提高效率。

　　清潔速度方麵，張華龍告訴36氪，ispider基於自學習技術，前後速度有所不同。第一次時，ispider會對建築的外牆麵情況進行學習，並通過GPRS與後台通信，清洗速度和人差不多，之後的清洗，由於機器已經熟悉了牆麵情況，速度可以達到人的 10 倍。

　　設計完成後，他們並不打算量產出售設備，而是采用兩步走方式進行商業運作。第一步在廈門成立清洗服務公司，使用 ispider 提供清洗服務，並可以針對不同的樓定製配件，跑通整套業務流程。第二步在其它城市采用加盟合作的方式進行擴展。據張華龍計算，量產的 ispider 成本在 20 多萬，洗 3、4 棟樓就可以收回成本。

　　雖然功能驗證完成，但作為工業產品，要實際投入應用，還需要經過各種可靠性測試，並綜合成本，性能等因素完成量產版產品定型。目前版本的 ispider 在一棟 4 層樓上進行了近一年半的測試，設置了不同障礙修正完善了控製係統，最高也在一棟 20 層的樓上進行了運行測試，但後續還需要進行多輪試製和測試，才能最終量產定型。

　　樸蜂團隊目前正在融資，用於量產前產品測試研製和首批產品製造。

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