走在大街上，偶爾能看到掛在墻上清洗建筑外墻的“蜘蛛人”們，不禁要為他們的安全擔(dān)憂。清洗建筑外墻玻璃這個看似不復(fù)雜又危險的工作，多年以來卻始終沒有被機(jī)器代替。智能外墻清洗機(jī)器人ispider或許能夠改變這一情況。它由廈門樸蜂科技?xì)v時9年研制，目前樣機(jī)的功能論證已經(jīng)完成，正進(jìn)行量產(chǎn)前準(zhǔn)備。
ispider能夠模仿“蜘蛛人”的清洗流程，對大多數(shù)建筑外墻進(jìn)行自動清洗。它體積和一個中學(xué)生接近，由設(shè)置在樓頂?shù)目梢苿泳頁P機(jī)構(gòu)，通過鋼絲繩牽引，對大樓外墻面進(jìn)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(chuàng)始人張華龍告訴36氪，實際要遠(yuǎn)比想象中困難的多，這也是他們歷時9年才完成研制的主要原因。具體里面的困難主要有幾個方面：
首先，就是要能夠識別不同的墻面，采取不同的清洗方案。為此，ipsider使用了機(jī)器視覺技術(shù)，在室外光照、溫度和識別背景高度復(fù)雜的情形下，通過特殊的算法及高速并行處理方式，對墻面的材質(zhì)變化進(jìn)行識別，提供不同的清洗方案。同時對外墻框架線條的變化進(jìn)行精細(xì)尺寸測量，確保清洗機(jī)械臂對高低不同的墻面能夠進(jìn)行全面地類似人工流程的清洗。
其次，還要保證姿態(tài)穩(wěn)定。機(jī)器人在空中工作時，即有來自各個方向的風(fēng)或其它干擾，又有工作過程中動作反作用力產(chǎn)生的姿態(tài)偏移，ispider的控制系統(tǒng)需要要在這些條件下，保證系統(tǒng)平穩(wěn)地工作。因此ispider采用了類似無人機(jī)控系統(tǒng)的控制算法，對姿態(tài)和位置進(jìn)行控制。張華龍也因此把ispider稱作“半飛行器”。
ispider的控制系統(tǒng)由10個CPU組成神經(jīng)元系統(tǒng)，以200HZ的反應(yīng)速度，管理觸覺，姿態(tài)，方向，速度，風(fēng)壓，識別等50多個傳感器，以及40多個執(zhí)行清洗和姿態(tài)控制的微型數(shù)字電機(jī)。在控制系統(tǒng)的保證下，ispider可以像壁虎一樣牢靠地吸附在墻面工作，也能像飛行器一樣在強風(fēng)中保持自身的姿態(tài)和安全。
此外，還要能夠攀爬和越障。建筑外墻很多時候會有各種障礙，如窗臺窗框等，機(jī)器人需要能夠識別并越過這些障礙。ispider依靠毛刷和刮雨器工作臂交替伸縮落地，實現(xiàn)了攀爬并同時清洗窗框窗臺等障礙物。與飛行器類似的姿態(tài)控制系統(tǒng)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%以上的建筑外墻面。個別特殊墻面，樸蜂采用定制配件的方式解決。
最后，要小型和輕量化?，F(xiàn)場人工可輕易搬動的小型輕量化系統(tǒng)是實用性的首要選擇。為了實現(xiàn)小型和輕量化，樸蜂使用了多方面的技術(shù)：
參照航空飛行器進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，使用“翼盒”結(jié)構(gòu)，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(jī)器連續(xù)工作180米。
合計30余個電機(jī)，全部采用了體積小的數(shù)字化稀土永磁無刷航空電機(jī)，電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以無級調(diào)節(jié)，由CPU根據(jù)工況實時控制。
使用碳纖維與環(huán)氧樹脂等復(fù)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(nèi)置循環(huán)水系統(tǒng)，避免了附帶水管線，也可以降低耗水量。
通過以上多種技術(shù)，ispider最終工作車的不帶水重量在40公斤以內(nèi)，人工可搬運。
以上問題都是在研發(fā)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(fā)成功，后來不斷遇到各種技術(shù)問題，多次想要放棄，后來又逐個突破，直到現(xiàn)在，研發(fā)基本完成，各項功能都完成驗證。期間控制代碼的編寫和完善足足歷時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(jī)器人，并保持一定的壓力，使其可伸縮的毛刷工作臂與待清洗面接觸，由內(nèi)置驅(qū)動裝置驅(qū)動毛刷輥子高速旋轉(zhuǎn)擊打清洗面，配合噴水軟化和沖洗污垢。這樣即保證清洗力度，又可以提高移動速度，提高效率。
清潔速度方面，張華龍告訴36氪，ispider基于自學(xué)習(xí)技術(shù)，前后速度有所不同。次時，ispider會對建筑的外墻面情況進(jìn)行學(xué)習(xí)，并通過GPRS與后臺通信，清洗速度和人差不多，之后的清洗，由于機(jī)器已經(jīng)熟悉了墻面情況，速度可以達(dá)到人的10倍。
設(shè)計完成后，他們并不打算量產(chǎn)出售設(shè)備，而是采用兩步走方式進(jìn)行商業(yè)運作。步在廈門成立清洗服務(wù)公司，使用ispider提供清洗服務(wù)，并可以針對不同的樓定制配件，跑通整套業(yè)務(wù)流程。第二步在其它城市采用加盟合作的方式進(jìn)行擴(kuò)展。據(jù)張華龍計算，量產(chǎn)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(yè)產(chǎn)品，要實際投入應(yīng)用，還需要經(jīng)過各種可靠性測試，并綜合成本，性能等因素完成量產(chǎn)版產(chǎn)品定型。目前版本的ispider在一棟4層樓上進(jìn)行了近一年半的測試，設(shè)置了不同障礙修正完善了控制系統(tǒng)，也在一棟20層的樓上進(jìn)行了運行測試，但后續(xù)還需要進(jìn)行多輪試制和測試，才能最終量產(chǎn)定型。
目前正在融資，用于量產(chǎn)前產(chǎn)品測試研制和產(chǎn)品制造
