I nte rna t io na l J o urna l o f   Ro bo t ics a nd   Aut o m a t io n   ( I J RA )   Vo l.   6 ,   No .   1 Ma r ch   2 0 1 7 ,   p p .   15 ~ 20   I SS N:  2089 - 4856 ,   DOI : 1 0 . 1 1 5 9 1 /i j r a. v 6 i1 . p p 1 5 - 20           15       J o ur na l ho m ep a g e h ttp : //ia e s jo u r n a l.c o m/o n lin e/in d ex . p h p /I J RA   Auto m a tic  S k y sc r a per Window  Cleaning  Sys te m         K a v y a   S K a rt hik   M   S Aru n K u m a C   De p a rtme n o f   El e c tro n ics   a n d   C o m m u n ica ti o n   E n g in e e rin g ,   S S N   Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   In d ia       Art icle  I nfo     AB ST RAC T     A r ticle  his to r y:   R ec eiv ed   Sep   19 ,   2 0 1 6   R ev i s ed   Dec   14 ,   2 0 1 6   A cc ep ted   J an   2 ,   2 0 1 7       A u to m a ti c   S k y sc ra p e W in d o w   Cle a n in g   S y ste m   ( A S W CS a i m a t   p ro v id i n g   a   risk   f re e   a n d   m o r e   a u to m a ted   so lu ti o n   f o t h e   p ro b lem   o f   c lea n in g   g las w in d o w e d   h ig h   ri se   b u il d in g s.  It  c o n sists   o f   a   ro l lers - b a se d   m o v in g   p latf o r m   su sp e n d e d   b y   a   m o to rize d   p u ll e y   f ro m   th e   to p   o f   th e   b u il d in g .   T h e   c lea n in g   is  d o n e   w it h   th e   h e lp   o f   a   m o to d riv e n   c lea n in g   ro l ler  b ru sh   a n d   w a ter  sp ra y in g   s y ste m   p ro v id e d   i n   th e   p latf o rm .   T h e   r a il   sy ste m   p ro v id e d   o n   t h e   p a ra p e w a ll   o f   t h e   b u il d i n g   a id in   th e   m o to rize d   h o rizo n tal  m o v e m e n o f   th e   c lea n in g   p latf o rm .   T h e   e n ti re   o p e ra ti o n   is  c o n tro l led   b y   a   TI   M S P 4 3 0   m icro c o n tr o ll e r.   On c e   th e   d im e n sio n o f   th e   b u il d in g   a re   in p u t ,   th e   p ro p o se d   sy ste m   a c h iev e c lea n i n g   w it h   les h u m a n   in terv e n ti o n .   He n c e   th e   A S W CS   p ro v id e a n   e a s y ,   e ff ic ien a n d   sa f e   so lu ti o n   f o m a in ten a n c e   o sk y s c ra p e w in d o w s .   K ey w o r d :   MSP 4 3 0   Sk y s cr ap er   clea n i n g   s y s te m   W in d o w   c lea n in g   Co p y rig h ©   2 0 1 7   In stit u te o A d v a n c e d   E n g i n e e rin g   a n d   S c ien c e   Al rig h ts  re se rv e d .   C o r r e s p o nd ing   A uth o r :   Kar th i k   S   Dep ar t m en t o f   E lectr o n ics a n d   C o m m u n icat io n   E n g i n ee r in g ,   SS C o lle g o f   E n g i n ee r i n g ,   Old   Ma h ab alip u r a m   R o ad ,   Kala v ak k a m ,   T am iln ad u - 6 0 3 1 1 0 ,   I n d ia .   E m ail:  m s . k ar th ik @ g m a il.c o m       1.   I NT RO D UCT I O N     W ith   t h e v er   i n cr ea s i n g   n u m b er   o f   t h g la s s   w i n d o w ed   s k y s cr ap er s ,   t h d e m a n d   f o r   t h eir   m ai n ten a n ce   is   al s o   o n   th e   r is e.   C u r r e n tl y   p lat f o r m   clea n i n g   m et h o d s   ar b ei n g   u t ilized   m o s o f te n ,   w h ic h   ar e   o p er ated   m an u all y   a n d   h e n ce   ar lab o r   in ten s i v e,   ti m co n s u m in g ,   co s tl y   a n d   r is k y .   M an y   s o lu t io n s   h a v e   b ee n   d ev elo p ed   to   o v er co m t h is   p r o b le m   [ 1 ] .   T h r o b o tic  c li m b i n g   s y s te m s   p r o p o s ed   t o   d o   th j o b   ar m o s o f ten   co m p lex   i n   t h eir   co n s tr u ctio n   an d   d o   n o p r o v id f o r   a   s i m p le  s o lu t io n   [ 2 ] .   T h u s o f   w in c h   s y s te m   to   lo w er   an d   li f clea n i n g   p latf o r m   w h ic h   p er f o r m s   t h clea n in g   i s   an   alter n ate  m e th o d   [ 3 ]   w h ic h   p r o v id es  f o r   s i m p le,   y e t e f f icie n t so l u tio n .     T h er ar m a n y   e x i s ti n g   s y s te m s   w h ic h   m a k u s o f   t h is   tec h n iq u to   p er f o r m   cl ea n in g   o f   s k y s cr ap er s .   Ho w e v er   th e s s y s te m s   ar n o to tal l y   a u to m a ted .   T h ey   ca n   clea n   o n l y   o n s ec tio n   o f   s id o f   th b u ild in g   an d   r eq u ir es  m an u al  ac tio n   to   m o v it  to   th n e x s ec tio n   [ 4 ] .   T h A u to m atic  Sk y s cr ap er   W in d o w   C lea n i n g   S y s te m   ( ASW C S)  ai m s   at  p r o v id in g   clea n i n g   s y s te m   w i th   m a x i m u m   a u to m a tio n   a n d   m i n i m u m   co s t.  T h p r o p o s e d   A SW C s y s te m   r e m o v es  h u m a n   in ter v en tio n   to   m a x i m u m   ex ten a n d   i m p le m en t s   an   e f f ec ti v al g o r ith m   t h at  en s u r e s   p er f ec a n d   clea n   g la s s   c u r tain   w all  o f   a   h ig h   r is b u ild i n g .   Hen ce   o u r   f air l y   lo w   co s a n d   lo w   p o w er   s k y s cr ap er   clea n e r   w ill  h a v e x te n s i v u s e   i n   c lean i n g   t h s ev er a l   h ig h   r is b u ild in g s   ef f icie n tl y .   Hen ce f o r t h   th d etailed   ex p lan atio n   o f   th p r o p o s ed   s o lu tio n ,   th cir c u itr y   in v o l v ed   an d   th p r o g r a m   co d w ill b d is c u s s ed .       2.   P RO P O SE SO L UT I O N   T h A SW C co n s is t s   o f   p l atf o r m   w h ic h   m o v es  o n   t h g lass   s u r f ac o f   t h b u i ld in g   b y   m ea n s   o f   r o ller s   attac h ed   to   it.  T h is   p lat f o r m   h o u s es   m o to r   co n tr o lle d   b r u s h   to   p er f o r m   th e   clea n i n g .   I also   co n s i s ts   o f   w ater   s p r a y in g   s y s te m ,   a s   s ee n   i n   [ 5 ] .   T h is   p latf o r m   is   s u s p en d ed   f r o m   t h to p   o f   t h b u ild in g   w i th   th e   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.  6 ,   No .   1 ,     Ma r ch   20 1 7   :   15     20   16   h elp   o f   m o to r ized   p u lle y .   T h p u lle y   lo w er s   an d   l if t s   t h p l atf o r m   o n   t h b u ild i n g   s u r f ac e   [ 6 ]   an d   th is   ac t io n   is   co n tr o lled   b y   m icr o co n tr o ller   w h ic h   co n tr o ls   it  b ased   o n   b u i ld in g   d i m en s io n .   T h s y s te m   p er f o r m s   th e   clea n i n g   t w ice   alo n g   a   co lu m n   o f   t h b u ild in g   s id e,   m o v i n g   to   t h b o tto m   an d   t h e n   u p   a g a in .   O n   r ea c h i n g   t h to p   o f   t h b u ild in g ,   a   r ail  s y s t e m   a s s i s ts   i n   m o tio n   o f   th e   p l atf o r m   to   t h n e x s ec tio n   au t o m a ticall y   w i th   t h h elp   o f   m o to r s .   T h is   p r o ce s s   i s   r ep ea ted   f o r   th en tire   s id o f   th b u ild i n g .   T h w ater   in l et  is   co n tr o lled   b y   a   w ater   v al v e.   T h m icr o co n tr o ller   co n tr o ls   t h v er tical  a n d   h o r izo n tal  m o to r   ac tio n ,   w ater   v alv ac ti v atio n   a n d   th b r u s h   m o to r   ac ti v atio n .   T h m o v i n g   p lat f o r m   m ad o f   Mild   Stee ( MS)   en clo s e s   a   n y lo n   r o ller   b r u s h .   T h r o tatio n   o f   t h e   b r u s h   f o r   t h p u r p o s o f   clea n in g   is   m o to r ized   th r o u g h   a n   ac   m o to r   alo n g   w it h   g ea r   b o x .   T h p latf o r m   co n s is ts   o f   t w o   c y li n d r ical  r o ller s   to   s u p p o r its   m o tio n .   T h w ater   s p r in k l er   is   also   h o u s ed   w i th i n   th e   p latf o r m   w i th   its   s u p p l y   co m in g   f r o m   to p   o f   th e   b u ild i n g .   T h en tire   p lat f o r m   is   s u s p en d ed   b y   p u lle y   th r o u g h   a n   id ler   f r o m   th to p   o f   th b u ild i n g .   T h p u lle y   is   o p er ated   th r o u g h   an   ac   m o to r   ca lled   th v er tical   m o to r .   T h lat er al  m o v e m e n o f   th e   p latf o r m   is   aid ed   b y   an   ac   m o to r   ca lled   th e   h o r izo n tal   m o to r .   T h is   m o to r   m o v e s   t h p lat f o r m   o n   r ail.   s o len o id   w a ter   v al v co n tr o ls   t h f lo w   o f   w ater .   T h w ei g h t o f   t h p lat f o r m   is   p o in o f   co n s id er atio n   as  i d ec id es  th p o w er   o f   v er ti ca an d   h o r izo n tal  m o to r s   r eq u ir ed .   Hen ce   th e   p latf o r m   is   p r ef er r ed   to   h av l i g h ter   w ei g h t so   as to   r ed u ce   th lo ad   o n   th m o to r s .   T h d im e n s io n s   o f   t h b u ild i n g   ar in p u to   th m icr o co n tr o ller .   T h m icr o co n tr o ller   d ec id es  th e   d u r atio n   o f   o p er atio n   o f   m o to r s   b ased   o n   t h in p u a n d   s p ee d   o f   m o to r s   ( r p m )   w h ich   i s   alr ea d y   f ed .   Fro m   t h e   d ec is io n s   m ad e,   th e   m icr o co n tr o ller   s en d s   s i g n als  to   t h co r r esp o n d in g   m o to r s   th r o u g h   i n ter f ac cir c u itr y .   T h in ter f ac cir c u itr y   co n s i s t s   o f   Si n g le  P o le  Sin g le  T h r o w   ( S P ST)   an d   Sin g le  P o le  Do u b le  T h r o w   ( SP DT )   r ela y s   w h ic h   p er f o r m s   t h r eq u ir ed   s w itc h i n g   ac tio n   in   t h m o to r s .   T h co n tr o l in p u f r o m   t h m icr o co n tr o ller   is   g i v e n   th r o u g h   tr an s is to r s   to   th r ela y s .   T h u s   th m o to r s   a r s w itc h ed   o n /o f f   a n d   th d ir ec tio n   o f   r o ta tio n   is   ch an g ed   ac co r d in g   to   th i n p u t.  T h s y s te m   lev e l b lo ck   d iag r a m   is   s h o w n   i n   Fi g u r 1 .           Fig u r 1 .   S y s te m   le v el  b lo ck   d iag r a m       3.   I M P L E M E NT AT I O N   T h p h y s ical  i m p le m en ta tio n   o f   th p r o p o s ed   s y s te m   is   d eli n ea ted   in   t h f o llo w i n g   s ec tio n s .     3 . 1 .   H a rdw a re   I m ple m ent a t i o n   T h p latf o r m   i s   d esi g n ed   w it h   o p ti m al  d i m en s io n s   ta k i n g   in to   co n s id er atio n   t h e x p ec ted   s ize  o f   th e   b u ild in g   m o d el.   T h m ac h i n i n g   o f   r a w   m ater ial s   a n d   d ev elo p m e n t   o f   s u p p o r tin g   s tr u ct u r e s   ar p r o p er ly   d o n to   en ab le  f i x atio n   o f   t h m o to r s .   T h m o to r s   ar ac   p o w er ed .     T h in ter f ac e   cir cu itr y   as  s h o w n   i n   Fi g u r 2   is   r ea lized   o n   b r ea d b o ar d .   MSP 4 3 0   is   u s ed   o n   ac co u n t   o f   th e   lo w   p o w er   co n s u m p ti o n .   A   3 . 5 s i g n a f r o m   t h m icr o co n tr o ller   to   th e   b ase  o f   tr a n s i s to r   h elp s   in   en er g izi n g   co ils   o f   SP ST   o r   S P D T   to   w h ich   t h tr an s is to r   is   co n n ec ted .   T h SP S T   r elay   is   u s ed   f o r   s w itc h i n g   o n /o f f   th m o to r   an d   th SP D T   r elay   h elp s   i n   ch a n g in g   d ir ec tio n   o f   t h s w itc h ed   o n   m o to r .   T h d if f ic u lt y   i n   is o latin g   th e   d a n d   ac   m o d u les  w a s   o v er co m w i th   t h h elp   o f   t h i s   i n ter f ac cir c u itr y .   T h o u g h   al ter n ate   s o lu tio n s   f o r   i s o latio n   li k u s e   o f   I C 2 9 3   w er e   av ai lab le,   t h tr an s i s to r   b ased   cir cu itr y   w as   ch o s en   o n   ac co u n t   o f   its   s i m p licit y   a n d   ea s e   o f   r e aliza tio n   f o r   th e   p r o to ty p e.   T h d esig n   o f   f in al   p r o to ty p o f   t h clea n i n g   s y s te m   w il l b as sh o w n   i n   Fi g u r 3 .   Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   I SS N:  2089 - 4856       A u to ma tic  S ky s cra p er W in d o w   C lea n in g   S ystem  ( K a vy a   S )   17         Fig u r 2 .   C ir cu it d ia g r a m           Fig u r 3 .   Desig n   o f   clea n i n g   p latf o r m         Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.  6 ,   No .   1 ,     Ma r ch   20 1 7   :   15     20   18   3 . 2 .   S o f t wa re   I m ple m ent a t io n   T h p r o g r a m m in g   o f   m icr o co n tr o ller   is   d o n u s i n g   E n er g ia  s o f t w ar e.   T h alg o r ith m   i m p le m en ted   to   ac h iev a n   e f f icie n clea n in g   o f   th g las s   s u r f ac o f   t h b u il d in g   i s   q u ite  s i m p le  an d   it  i s   e x ec u ted   r ep ea ted l y   u n t il th p lat f o r m   co v er s   an   e n tire   s id o f   th b u i ld in g .   I n itiall y   th e   h o r izo n ta m o to r   r e m ai n s   in   OF co n d itio n .   T h v er tical   m o to r   i s   s w it ch ed   O N   s i m u lta n eo u s l y   w it h   th b r u s h   m o to r   an d   th w ater   v a lv e.   T h p latf o r m   m o v es  d o w n   f o r   ca lcu lated   d is ta n ce   an d   m o v e s   u p   ag a in   f o r   th s a m d is ta n ce .   Du r i n g   t h i s   p er io d ,   th b r u s h   m o to r   an d   t h w ater   v alv r e m ai n   w o r k i n g .   On   r ea ch in g   t h to p   o f   th b u ild i n g   m o d el,   th ab o v s aid   m o to r s   an d   th w ate r   v alv is   s w itc h ed   o f f .   T h e   h o r izo n tal   m o to r   is   s w itc h ed   o n   a n d   t h p lat f o r m   m o v e s   later all y   f o r   a   ca lcu late d   d is tan ce .   On ce   t h h o r izo n tal  m o to r   h a s   f i n i s h ed   m o v e m e n t,  th v er tical  m o t io n   r ep ea ts   ag ai n .   T h is   p r o c ess   is   d o n r ec u r s i v el y   till   th e n tire   s id o f   t h b u ild i n g   i s   clea n ed .   T h o p er atio n s   ar ex p lain ed   th r o u g h   th f lo wch ar t in   F ig u r 4 .           Fig u r 4 .   Flo w   c h ar t o f   o p er atio n   o f   m icr o co n tr o ller   in   ASW C S       Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
IJ RA   I SS N:  2089 - 4856       A u to ma tic  S ky s cra p er W in d o w   C lea n in g   S ystem  ( K a vy a   S )   19   4.   CO NCLU SI O N     T h f in al  p r o to t y p h as  b ee n   s u cc e s s f u ll y   d e v elo p ed   an d   th en tire   o p er atio n   s u cc es s f u ll y   v er i f ied   an d   t h i n ter f ac e   cir cu itr y   s tab ilit y   w as   m ea s u r ed   b y   r ep ea te d   o b s er v atio n s .   T h m o to r in g   ac tio n   w a s   c h ec k ed   m o d u le  w i s an d   th e n   co llecti v el y   to   e n s u r s u s tai n ed   o p er a tio n .   T h f in al  p r o to t y p i s   as  s h o w n   in   F ig u r 5 .           Fig u r 5 .   Fin al  p r o to t y p o f   ASW C S       ACK NO WL E D G E M E NT   W w i s h   to   t h an k   o u r   m en to r s Mr .   S.  J o s ep h   Glad w in ,   A s s i s tan t   P r o f ess o r ,   E C E   Dep t,  SS NC E   a n d   Dr .   R .   R aj av el,   A s s o ciate   P r o f ess o r ,   E C E   Dep t,  SS NC E   f o r   th eir   g u id an ce .   W w o u ld   lik e   to   th an k   o u r   Hea d   o f   t h E C E   Dep ar t m en t,  S SN  co lleg o f   E n g i n ee r i n g ,   Dr .   S.   R ad h a,   f o r   p er m itti n g   u s   to   u t ilize  t h lab o r ato r y   f ac ilit ies.   I also   g i v es  u s   p leasu r to   th a n k   Mr s .   S.  Kr is h n av e n i,   Me ch an ical  E n g i n ee r ,   L eo   Fas te n er s ,   P o n d ich er r y   f o r   h er   h elp   in   th m ac h in i n g   o f   th s y s te m .   W w o u ld   also   li k to   th a n k   Mr .   Sath i s h ,   T ec h n ical   Of f icer ,   C V R DE ,   DR D O,   C h e n n ai  f o r   h i s   ad v ice  o n   d esi g n i n g   t h cir cu itr y .       RE F E R E NC E   [1 ]   Jin   Ko o   L e e ,   Ju n   Ho n g   Ry u ,   a n d   Do n g   Ju   L e e ,   A n   Ex p e ri m e n tal  S tu d y   o f   A u to m a ti c   Clea n in g   T o o a n d   R o b o f o F a c a d e   in   Hig h - Rise   Bu il d in g s Pro c .   o th e   2 8 th   I n ter n a t io n a l   Co n fer e n c e   Cli mb in g   a n d   W a lk in g   R o b o ts ,   p p .   1 4 5 3 - 1 4 5 8 ,   2 0 1 1 .   [2 ]   Ho u x ian g   Zh a n g ;   Jia n w e Zh a n g G u a n g h u a   Zo n g ,   Re q u irem e n ts  o f   G la ss   Clea n in g   a n d   De v e lo p m e n t   o f   Cli m b in g   Ro b o S y ste m s In telli g e n M e c h a tro n ics   a n d   Au t o ma ti o n ,   Pro c e e d in g s.  2 0 0 4   In ter n a ti o n a C o n fer e n c e ,   A u g .   2 0 0 4 .   [3 ]   T o rs ten   Bo h m e ,   Dr.  Ulrich   S c h m u c k e r,   No rb e rt  El k m a n n ,   M a ri o   S a c k ,   S e r v ice   Ro b o ts   f o F a c a d e   Clea n in g In d u stria El e c tro n ics   S o c i e ty,  IE CON ' 9 8 .   Pro c e e d in g s o f   th e   2 4 t h   An n u a Co n fer e n c e   o t h e   IEE E   ( v o l :   2   ) , 1 9 9 8   [4 ]   M ich a e R.   L a n g e ,   Je ff   K e rr,   Ro b o ti c   w a sh in g   a p p a ra tu s U S   P a t e n t   5 8 9 0 2 5 0   A .   [5 ]   A d a m   M .   Yu ,   W in d o w   Clea n in g   M a c h in e US   Pa te n t   7 5 2 3 5 1 7   B 2 .   [6 ]   L iv n e   G a n ,   A ri e h   Oo h e n ,   Niv   S o f e r,   Cle a n in g   Un it   S u sp e n d e d   A lo n g   Bu i ld i n g   Ex terio a n d   h e l d   i n   P lac e   Du rin g   u se   b y   su c ti o n   c u p (s)  w h e re b y   t h e   S u sp e n sio n   S y ste m   Dri v e   a n d   S u c ti o n   P u m p   a re   A c tu a ted   b y   th e   P re ss u rize d   F lu i d   (i. e .   ste a m u se d   to   C lea n   th e   Bu il d i n g US   P a ten t   6 0 9 0 2 2 1   A .                     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.
                      I SS N :   2 0 8 9 - 4856   IJ RA    Vo l.  6 ,   No .   1 ,     Ma r ch   20 1 7   :   15     20   20   B I O G RAP H I E S   O F   AUTH O RS        Ka v y a   S   c o m p lete d   h e Ba c h e lo r in   El e c tro n ics   a n d   Co m m u n ica ti o n   E n g in e e rin g   in   2 0 1 6   f ro m   S S Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   A n n a   Un iv e rsit y ,   In d ia.  He a re a s   o f   in tere st  in c lu d e   A u to m a ti o n   a n d   Ro b o ti c s.             Ka rth ik   M   S   h a o b tain e d   h is  Ba c h e lo rs  in   El e c tro n ics   a n d   Co m m u n ica ti o n   En g in e e rin g   a S S Co ll e g e   o f   En g in e e rin g ,   A n n a   Un iv e rsit y ,   In d ia  in   th e   y e a 2 0 1 6 .   He   h a c o m p lete d   se v e ra l   p ro jec ts  i n   th e   a p p li c a ti o n o f   Em b e d d e d   sy ste m in   th e   f ield   o f   a u to m a ti o n .   His  re se a rc h   in tere sts in c lu d e   Em b e d d e d   sy ste m s an d   th e ir  a p p li c a ti o n   in   a u to m a ti o n   a n d   R o b o ti c s.             A ru n   Ku m a is  a   g r a d u a te stu d e n t   p u rs u in g   h is  M a ste rs i n   e lec tri c a e n g in e e rin g   a th e   Un iv e rsity   o f   Ca li f o rn ia  S a n   Die g o ,   w it h   a   f o c u o n   In tell ig e n sy ste m s,  R o b o ti c a n d   C o n tr o l.   He   h a s   re c e iv e d   h is  B. E.   in   El e c tro n ics   a n d   Co m m u n ica ti o n   En g in e e rin g ,   S S Co l leg e   o f   En g in e e rin g ,   A n n a   Un iv e rsit y ,   In d ia i n   2 0 1 6 .   His  m a in   re se a rc h   in tere sts in c lu d e   E m b e d d e d   S y ste m s an d   th e ir   A p p li c a ti o n s i n   Ro b o t ics .     Evaluation Warning : The document was created with Spire.PDF for Python.