創(chuàng)造飛檐走壁的清潔機(jī)器人

       長(zhǎng)期以來(lái)，城市高樓大廈玻璃幕墻清潔依賴“蜘蛛人”高空作業(yè)。如今，這種高危險(xiǎn)性的工作正在被智能機(jī)器人代替。廣東凌度智能科技發(fā)展有限公司聚焦高空幕墻清洗領(lǐng)域，推出系列智能機(jī)器人產(chǎn)品，改變了傳統(tǒng)高空清潔模式，極大提升了清潔效率和高空作業(yè)安全性。

成立于2016年的凌度智能公司主要立足于高空外立面攀爬及清潔技術(shù)的自主研發(fā)。近幾年，公司深度融合AI視覺感知和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，推出針對(duì)玻璃幕墻和光伏面板清潔的系列智能機(jī)器人產(chǎn)品。目前，公司在高空玻璃幕墻智能清潔領(lǐng)域占據(jù)技術(shù)優(yōu)勢(shì)，產(chǎn)品在全國(guó)各大城市得到廣泛應(yīng)用，已出口至20多個(gè)國(guó)家和地區(qū)，并獲評(píng)國(guó)家高新技術(shù)企業(yè)和廣東省專精特新中小企業(yè)。

發(fā)現(xiàn)機(jī)遇

凌度智能公司的創(chuàng)立源于創(chuàng)始人黃俊生對(duì)傳統(tǒng)高空立面幕墻清潔痛點(diǎn)的洞察。“我曾目睹‘蜘蛛人’在高空清洗玻璃幕墻時(shí)驚險(xiǎn)墜落，那一幕深深刺痛了我，讓我久久無(wú)法釋懷。”黃俊生說，傳統(tǒng)高空幕墻清洗模式依靠人工擦拭和吊繩作業(yè)，不僅耗時(shí)費(fèi)力，而且存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)，亟待改變。隨著玻璃幕墻建筑技術(shù)迅速在城市建設(shè)中被大量使用，開發(fā)出安全高效的清潔產(chǎn)品顯得越發(fā)重要。

2016年，黃俊生創(chuàng)辦凌度智能公司，著力推動(dòng)技術(shù)研發(fā)。彼時(shí)，高空智能清潔領(lǐng)域沒有成熟的技術(shù)和產(chǎn)品，僅有部分高校開展相應(yīng)課題研究。面對(duì)研發(fā)資料匱乏、技術(shù)儲(chǔ)備不足等現(xiàn)實(shí)困難，公司創(chuàng)始團(tuán)隊(duì)積極探索，不斷優(yōu)化技術(shù)方案，反復(fù)進(jìn)行場(chǎng)景模擬和實(shí)驗(yàn)測(cè)試，于2017年推出第一款高空越障清洗機(jī)器人樣機(jī)。

“這款樣機(jī)能夠跨越幕墻窗框等障礙進(jìn)行高空清潔作業(yè)，證明了我們提出的技術(shù)路線具備可行性，為后續(xù)產(chǎn)品優(yōu)化迭代奠定了基礎(chǔ)。但它仍存在清潔效率低、功耗高、造價(jià)昂貴等問題。”黃俊生說，樣機(jī)充電一次只能維持不足2個(gè)小時(shí)的工作時(shí)間，每小時(shí)最多清洗三四十平方米，而單機(jī)材料成本卻超過30萬(wàn)元，不具備量產(chǎn)條件。

聚焦高空清潔應(yīng)用場(chǎng)景核心需求，綜合考慮研發(fā)生產(chǎn)成本等因素后，公司研發(fā)團(tuán)隊(duì)決定在產(chǎn)品設(shè)計(jì)上做減法，撇開復(fù)雜的越障功能，開發(fā)平面幕墻清潔機(jī)器人。2018年，公司第一款高空平面清潔機(jī)器人“凌空K1”研發(fā)成功，次年實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)及商用。

“‘凌空K1’量產(chǎn)后的造價(jià)成本較初代樣機(jī)下降近75%，作業(yè)效率大幅提升，每小時(shí)清潔面積接近400平方米。此外，清潔效果也很顯著，機(jī)器清潔過后的玻璃幕墻干凈透亮，不殘留水漬，比一般的人工清潔效果還要好。”凌度智能公司董事長(zhǎng)張志忠告訴記者，推出第一款高空清潔智能機(jī)器人后，研發(fā)團(tuán)隊(duì)并沒有滿足于現(xiàn)狀，而是從技術(shù)可靠性、外觀設(shè)計(jì)、工藝制造等方面持續(xù)優(yōu)化產(chǎn)品，并針對(duì)高空和低空兩個(gè)差異化作業(yè)場(chǎng)景分別推出凌空系列和凌凈系列清潔機(jī)器人，產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)受到廣泛歡迎。

協(xié)同創(chuàng)新

“技術(shù)創(chuàng)新是可持續(xù)發(fā)展的核心驅(qū)動(dòng)力，我們始終將自主創(chuàng)新作為企業(yè)發(fā)展的生命線，不斷加大研發(fā)投入，提升技術(shù)實(shí)力和產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力。”張志忠介紹，目前，公司研發(fā)人員占比35%，研發(fā)投入占比超過40%，累計(jì)研發(fā)投入達(dá)1億元左右；擁有發(fā)明專利26件，實(shí)用新型專利92件，外觀專利32件以及軟件著作權(quán)10余件。

凌度智能公司圍繞機(jī)器人機(jī)械設(shè)計(jì)、智能控制、微水量清洗和實(shí)時(shí)水循環(huán)過濾等多個(gè)方面開展技術(shù)創(chuàng)新。其中，公司自主研發(fā)的自鎖裝置搭載負(fù)壓吸附技術(shù)和自鎖爬繩組件，使機(jī)器人能像電梯一樣，即便在運(yùn)行過程中出現(xiàn)斷電或故障，也能自動(dòng)牢固地吸附在幕墻表面且牢牢鎖在安全繩上，從而避免高空墜落風(fēng)險(xiǎn)。

“自鎖裝置讓機(jī)器人可承受超過1500牛頓的壓力，在12級(jí)風(fēng)力下實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定作業(yè)。”黃俊生介紹，通過輕量化設(shè)計(jì)迭代，自鎖裝置由最早的40多公斤降至8公斤，產(chǎn)品功耗下降近一半。

在百米以上的高空進(jìn)行清潔作業(yè)，降低用水量是提升機(jī)器人運(yùn)行能力的關(guān)鍵，也曾是公司在創(chuàng)新過程中遇到的攔路虎。

“以前，機(jī)器人通過外接水管供水，當(dāng)機(jī)器人在50米以上作業(yè)時(shí)，水管很難控制，水壓也不穩(wěn)定。此外，還需配備輔助裝置和1名地面操作員，遇到樓下有花草樹木時(shí)，操作難度更大。”黃俊生說，為此，公司研發(fā)出一套水循環(huán)系統(tǒng)，通過結(jié)構(gòu)和控制層面的創(chuàng)新，使設(shè)備可通過脈沖擠水方式，在1米寬度內(nèi)均勻出水，快速?gòu)氐椎厍宄粔Ρ砻嫖酃负突覊m；洗完刮掉水時(shí)能夠自動(dòng)回收，經(jīng)沉積過濾后重新噴射清水。該系統(tǒng)使機(jī)器人更輕便，用水回收率達(dá)98%，大幅節(jié)約了用水量。

黃俊生給記者算了一筆賬：清洗一面5000平方米的高樓外立面，采用傳統(tǒng)人工作業(yè)方式需要耗費(fèi)2噸左右的水，如今，采用公司研發(fā)的機(jī)器人作業(yè)，只需50升水，節(jié)水成效十分顯著。同時(shí)，清洗效率與人工相比有大幅提高，人工日均清洗面積僅為600平方米左右，機(jī)器人單機(jī)日均清洗面積達(dá)1500平方米以上。

近年來(lái)，凌度智能公司在智能化技術(shù)方面下功夫，采用先進(jìn)算法和控制系統(tǒng)，讓機(jī)器人實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位和高效運(yùn)行。在智能感知方面，配備的多種傳感器能夠?qū)崟r(shí)感知周圍環(huán)境信息，確保機(jī)器人安全運(yùn)行；在路徑規(guī)劃中，運(yùn)用人工智能和機(jī)器學(xué)習(xí)技術(shù)，使機(jī)器人能夠根據(jù)不同環(huán)境和任務(wù)自動(dòng)規(guī)劃最優(yōu)路徑。操作人員只需遠(yuǎn)程操控，就能監(jiān)控機(jī)器人運(yùn)行狀態(tài)并對(duì)其進(jìn)行調(diào)度，工作效率大幅提高。

技術(shù)成果的積累得益于多元化人才隊(duì)伍建設(shè)和產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新。凌度智能公司副總經(jīng)理黃健說，為夯實(shí)技術(shù)研發(fā)基礎(chǔ)，公司從結(jié)構(gòu)機(jī)械、電子軟硬件、液壓、機(jī)器人技術(shù)、人工智能、自動(dòng)化控制等多個(gè)領(lǐng)域廣納賢才，與科研機(jī)構(gòu)和高校開展合作，在培養(yǎng)和儲(chǔ)備技術(shù)人才的同時(shí)，持續(xù)加強(qiáng)技術(shù)研發(fā)和成果轉(zhuǎn)化能力。

“產(chǎn)學(xué)研合作讓我們接觸到更多前沿技術(shù)和先進(jìn)理念，為創(chuàng)新提供智力支持。”黃健說，目前，公司正與廣東粵港澳大灣區(qū)黃埔材料研究院聯(lián)合研發(fā)耐磨材料，提升機(jī)器人關(guān)鍵部件耐用性，減少設(shè)備損耗與維護(hù)頻次；協(xié)同研究新型材料與配方，開發(fā)出高效環(huán)保且對(duì)玻璃幕墻無(wú)損傷的清潔劑。

拓寬賽道

當(dāng)前，光伏產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展，光伏面板作為將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的核心部件，因長(zhǎng)期處于戶外，易附著灰塵等污染物，發(fā)電效率和使用壽命受到較大影響，光伏清潔需求日益增加。

凌度智能公司結(jié)合在高空幕墻清潔領(lǐng)域的探索，將智能化解決方案延伸至光伏領(lǐng)域，推出的光伏清潔機(jī)器人已在國(guó)內(nèi)多個(gè)光伏電站投入使用，并逐步拓展到海外市場(chǎng)。

“光伏電站與高空幕墻清潔均面臨復(fù)雜環(huán)境下的設(shè)備可靠性挑戰(zhàn)，我們的技術(shù)積累可以遷移到這一領(lǐng)域。”黃俊生介紹，這一思路催生了凌光系列光伏清潔機(jī)器人。其中，針對(duì)集中式電站，凌光G1清潔機(jī)器人采用一體化高強(qiáng)度鋁合金機(jī)身，重量較同類產(chǎn)品輕30%，其配備的高轉(zhuǎn)速無(wú)刷電機(jī)與行星減速機(jī)，使得機(jī)器人可在零下40攝氏度至65攝氏度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，開發(fā)的雙活動(dòng)軸與自適應(yīng)糾偏系統(tǒng)使設(shè)備在25度坡度的地形中保持穩(wěn)定貼合。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提升了其對(duì)復(fù)雜地形的適應(yīng)能力，清洗覆蓋率達(dá)98%以上。

適用于中小型光伏電站、工業(yè)廠房光伏電站的凌光G2分布式光伏清潔機(jī)器人搭載貓頭鷹智能視覺系統(tǒng)，依托AI識(shí)別算法等技術(shù)，能夠自動(dòng)識(shí)別使用場(chǎng)景，實(shí)時(shí)建圖并規(guī)劃最優(yōu)路徑，實(shí)現(xiàn)智能化全自動(dòng)清洗。支持全天作業(yè)，每小時(shí)可以清洗1000平方米左右。

在深耕光伏領(lǐng)域的同時(shí)，凌度智能公司還在火車、地鐵、動(dòng)車等軌道交通領(lǐng)域探索開發(fā)特種智能清潔設(shè)備，努力延伸智能清潔服務(wù)的應(yīng)用場(chǎng)景，通過智能自動(dòng)化技術(shù)解決高頻次、高難度的清潔問題，提升施工安全與運(yùn)維效率，推動(dòng)智慧交通運(yùn)維升級(jí)。

“智能清洗服務(wù)需求旺盛，有著廣闊的發(fā)展前景。”黃俊生說，凌度智能公司將堅(jiān)持以技術(shù)創(chuàng)新為核心，以應(yīng)用需求為導(dǎo)向，不斷豐富智能清潔產(chǎn)品，助力清潔行業(yè)智能化升級(jí)。