❶ 请问高层建筑玻璃幕墙如何自动清洗灰尘
没错,就是使用自洁净玻璃。
自洁净玻璃属生态环保型新型玻璃，其表面涂镀了一层透明的二氧化钛（Ti
O2）光催化剂涂层。当这层光催化剂的薄膜层遇到太阳光或紫外线灯光照射后，
附着在玻璃表面的有机污染物会很快被氧化，变成CO2和H2O自动挥发消除。
自洁净玻璃已被广泛应用于医院门窗、器具的玻璃盖板、高档建筑物室内浴镜
、卫生间整容镜、汽车玻璃及高层建筑物的幕墙玻璃等场所。
自洁净玻璃国内外发展概况
早期研制、开发的自洁净玻璃始发于日本，上世纪90年代中期已投入试生产
应用阶段。日本的东陶TOTO、旭硝子公司科研人员采用TiO2光催化剂不仅
开发出TiO2基薄膜自洁玻璃，还研制开发出表面含有TiO2光催化剂的陶瓷
等建材产品。据悉，日本现已开发出TiO2光催化剂粉料、涂料等数十种膜剂，
并已在卫生陶瓷、平板玻璃、水泥、外墙瓷砖、建筑用铝材、纤维装饰材料以及空
气净化器等产品中使用，并取得显著成绩。
在国际上，除日本玻璃商开发推广应用TiO2光催化自洁净玻璃外，英国皮
尔金顿公司、美国PPG公司的玻璃商也看好这一产品的开发、加工、生产及推广
应用的大市场。英国皮尔金顿玻璃公司在开发应用TiO2光催化自洁净玻璃方面
已走在欧、美玻璃商的前列，并打算在今年年底之前把该产品推广到欧洲及其他国
家和美国玻璃市场，进行公开批量销售。
在国内，我国已有北京、上海、广东、河北、湖北、河南、安徽等地的大专院
校、科研机构和玻璃企业研制开发TiO2光催化玻璃产品。例如，中国建材科学
研究院、清华大学、复旦大学等已立项并研发试制TiO2光催化自洁玻璃产品，
不过目前仍处于实验室阶段。
湖北三峡新型建材股份有限公司瞄准生态建材的前沿领域，与武汉理工大学联
合研制开发的TiO2基薄膜自洁净玻璃工业化生产项目，已被列入《2001年
度国家技术创新项目计划》。双方科技人员经过长时间的反复试制，在实验室初试
的基础上，先后完成了800mm×800mm和1500mm×2000mm规
格的中间试验，产品性能经香港中文大学检测已达到预定目标。
光催化性，可降解典型的有机物，降解率＞90％；润滑角＜3°；透光率＞
65％；均匀性，无干涉色；加工性能：可切割、热弯、钢化；其它指标符合或高
于《JC693—1988热反射玻璃》。
今年7月，1500mm×2000mm自洁净玻璃工业化生产线已建成投产
，并开始批量生产。
二氧化钛基薄膜自洁净玻璃市场发展动态
在国际上，英国皮尔金顿玻璃公司、日本旭硝子公司及日本的东陶TOTO公
司已研制开发出各种类型的憎水、亲水、防油、防污染的自洁净玻璃，并已在北美
、欧洲、大洋洲的澳大利亚、亚洲的日本等地区及国家推出，即将形成新的大市场
，绝不容忽视。
据日本某权威机构的调查报告显示，在国际上，人们利用TiO2光催化剂这
一功能制作生产的建材等各类环保产品将会达到42亿～84亿美元的销售产值。
其中，TiO2基薄膜自洁净玻璃产品将占据其中数亿美元的可观产值，国际市场
发展前景一路看好。
我国有关玻璃界资深专家及业内人士指出，改革开放20多年来，国内各大城
市的公用建筑物、高层写字楼、购物中心及星级宾馆等建筑物玻璃用量正迅猛上升
。仅2001年上述各类建筑物，其中耗用的镀膜玻璃就约2240万平方米。另
外，汽车、民用住宅、别墅、公寓用镀膜及装饰玻璃用量约为160多万平方米，
总计为2400多万平方米。据专家预测，如果今后全国各建筑用玻璃只需上述总
量10％选用量为TiO2光催化自洁玻璃，那么，市场将会需求自洁净玻璃24
0万平方米，国内市场前景也是十分乐观的。
❷ 自动清洗机工作原理高层建筑
1工作原理和工作过程分析
1．1自动清洗机工作原理
自动清洗机主要通过3个系统进行工作［10］：（1）清洗系统。由滚刷系统、喷淋系统、水循环回收系统、污水处理系统、洁面系统构成，采用冲洗、刷洗和刮洗联合作用的方式完成清洗工作。（2）爬壁系统。采用真空吸附、气体驱动的吸盘组结构，有效满足负载、速度、越障等要求。真空吸附结构有圆形旋转结构和十字架机构。（3）控制系统。采用可编程控制器（PLC），通过对地面电脑做桐进行无线操作，完成对机器人主体的吸盘脱离、本体移动、吸盘吸附、清洗顺序的控制等。
1．2工作过程分析
清洗机工作时发射无线信号，由地面电脑接收信号并控制清洗机的运动路径，楼顶卷扬机连接机器并配置有相应的随动控制单元，可根据清洗机的运动速度不断伸长或收回卷扬机钢绳，起着保护作用，防止清洗机突然失去控制从楼面掉落，确保其安全。清洗机通过爬壁系统的吸附装置吸附在墙面上，地面气泵车提供动力，接收指令后开始工作。清洗机的运动采用十字运动方式，分解为纵向和横向运动：先是纵向吸附，横向移动，然后横向吸附，纵向移动交替进行。当快到达边界时，边界传感器发出信号，改变方向，往下方行走，如图1所示［11］。
1．3控制过程分析
自动清洗机的控制系统采用主从两级控制结构，由清洗机自身控制计算机、地面电脑及无线射频通讯装置3部分组成。清洗机自身控制计算机采用可靠性较高的工业用PLC，直接安装在机器人上碧蔽，接收地面电脑发送的信息，并启动执行机构，实现对机器人电机、离合器、制动器等部件动作的控制，从而完成命令，同时采集机器人各个时刻运动状态，并将其发送给地面电脑，最终实现壁面清洗机器人的监控功能。地面电脑可实现自动遥控和手动遥控之间的切换。遥控装置主要包括无线射频通讯装置和功能控制按钮［11］。动力由地面气泵车通过壳体上的气泵输送管提供给清洗机；壳体上吊环与楼顶卷扬机相连，卷扬机装有随动装置，根据清洗机的移动收回或伸长缆绳，防止其突发故障时掉落；摄像头可将清洗状况通过无线信号传回地面电脑，实现实时监控。
2方案设计
在对自动清洗机的工作原理和工作过程分析的基础上，结合设计目标，设计了3款方案，如图2所示。方案A采用的是半包围的结构，橙色的外壳采用塑料材质，将纵向钢支架和清洗机构全部包裹在里面。横向支架两端是采用三角吸盘组的吸盘，更有效地吸住玻璃幕墙，降低危险事故的发生率；方案B主要由两个十字交叉的爬壁手抓和类似棱台的清洗系统组成。十字交叉的钢架后段采用可折叠伸缩的行走机构，末端有三角吸盘组，可灵活变化多种行走姿势，提高跨越障碍的能力；方案C采用了全包围的结构，将所有的零件、管线全部隐藏在壳体内。两侧手臂具有伸缩功能，节省了机器人收纳时的占地空间。根据自动清洗机结构和视觉识别性等方面的要求，选择科技感强、结构上能满足使用要求的方案B进行深化设计，设计内容为各个部件的形状、位置、排布及关键机构的运动方式、运动过程等。
图3为最终方案的设计草图，在外形设计上采用了仿生的设计理念，结构上采用十字架的运动结构，材料上采用轻质的铝合金和塑料。十字钢架末端安装边缘探测传感器，模仿蜘悔胡州蛛的足部关节运动方式，可进行多种姿势的行走运动，清洗机壳体是对四棱台进行切割变形后得到的造型，四周安装有摄像头、吊环、无线信号发射器、气泵输入管等；两侧有清水箱和污水箱的进水口和放水口；清洗采用刷洗、刮洗和高压喷洗方式相结合；内部采用了水循环结构，一方面可节约高空中清洗时的用水量，另一方面又可减少自身的负载。自动清洗机的最终效果图及应用场景如图4、图5所示。
3结论
对高层建筑幕墙自动清洗机进行了SET因素分析，以寻找产品机会缺口，并将机会缺口转换为设计方向。设计方案对自动清洗机的造型与结构进行了综合考虑，合理优化，建立了三维数字模型。改进后的自动清洗机结构上运行合理，且具有较强的视觉识别性，产品与环境形成了有机整体，综合品质及附加价值得到提升。
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