随着现代建筑的发展，玻璃幕墙已成为高层建筑的主流设计。据统计，全球200米以上超高层建筑数量已超过2000座，其中中国占比高达40%。然而，这些幕墙长期暴露在自然环境中，极易形成污渍，不仅影响城市美观，还可能缩短建筑寿命。目前，高空清洁主要依赖人工“蜘蛛侠”或吊篮作业，不仅效率低下，还存在极高的安全风险。尽管市面上已有擦窗机器人，但大多仅适用于平面玻璃，曲面玻璃清洁仍以人工为主，成本高昂且危险系数大。
由中北大学蔚浩楠、闫文利、丁岩松、袁嘉浩、强一博、李显龙、张家怡、刘书廷、万晶晶、赵建菲组成的项目团队从章鱼的柔性触手中获得灵感，设计出串联耦合多关节触手结构。在此次项目中，蔚浩楠与万晶晶同学广阅文献，深探市场，精心撰写计划书，为项目奠定坚实基础。李显龙、袁嘉浩、丁岩松同学主要负责触手及机器人主体的机械结构设计，携手完成机械部件的加工与组装。而闫文利与强一博同学专注电子系统与嵌入式软件的研发，让触手灵动控制，传感器精准采集。张家怡、刘书廷、赵建菲同学精心挑选并测试机器人材料，确保性能卓越。团队成员各展所长，携手并进，共同推动项目的顺利进行。
该高空曲面玻璃清洁机器人实物主要由触手、主体、控制系统及其他辅助部件构成。在制作上，触手采用了串联耦合刚性多关节结构，通过模块化设计和串联耦合驱动，实现了快速响应和高强度的特点。触手的每个关节由气泵和电磁阀组成，利用真空负压原理实现吸附，保证了设备在高空作业时的稳定性。主体部分则集成了摄像头、海绵筒、清洁模块、水箱以及动力和控制区域，其中动力和控制区域采用了STM32F407ZGT6控制器，协同ESP8622模块实现手机端数据传输，提高了设备的智能化水平。
串联耦合多刚性关节结构的采用解决了传统拉线式触手响应慢且不稳定的问题，提升了灵活性和承载能力。而吸附结构利用真空负压原理，可根据载重量灵活增加触手单元，增强高空稳定运行能力。清洁模块部分使用了软毛刷配毛巾，避免划伤玻璃，且可更换，增加实用性。
智能与安全的双重保障是此次项目的一大亮点。机器人的作业流程分为待机状态、高空爬行和障碍物跨越三个阶段。待机状态下，触手旋在主体上以减小设备尺寸；高空作业时，六条触手采用四足爬行策略，结合蠕动式前进方案，确保设备在垂直墙面上的稳定移动。辅助触手的设计进一步提高了安全性，即使在突发恶劣天气时能够增强吸附力。对于铁条等障碍物，机器人也可以通过延长特定触手实现跨越，展现了极强的环境适应能力。
科技源于自然，更超越自然。“灵动高效”机器人通过仿生学与智能技术的融合，为高空清洁行业带来了革命性突破。它不仅大幅提升了清洁效率，还显著降低了高空作业的安全风险和成本。其模块化设计允许清洁功能的灵活更换，未来可拓展至更多高空作业场景，如建筑检测、外墙维护等。随着技术的进一步完善和推广，这款机器人或将成为未来城市高空作业的新标杆，为安全、高效、环保的清洁方式树立典范。
