CN101822512B - 高层建筑壁面清洗机器人移动机构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高层建筑壁面清洗机器人移动机构，包括2个固定支座和连接两个固定支座的柔索轨道，电机减速器组件安装在水平移动模块上，行走轮连接在电机减速器组件的输出轴上，并安装在柔索轨道上；2套相同的卷扬系统左右对称布置，卷扬电机安装在竖直移动模块上，柔索的一端固定在卷筒上，另一端固定在水平移动模块上；清洗、吸附模块固定在竖直移动模块的下方。本发明运动空间大，可根据建筑物的尺寸结构来安装，获得较大运动空间；通过水平和竖直移动系统安装在建筑物外墙上，不会出现清洗机构意外跌落现象，可以适应多种壁面环境，应用领域更广泛；可以改变位置和移动速度，水平与竖直运动解耦控制，控制算法易于实现。

Description

高层建筑壁面清洗机器人移动机构

技术领域

本发明涉及一种壁面清洗机器人机构，具体地说是涉及一种高层建筑壁面清洗机器人的移动机构。属于机器人技术领域。

技术背景

随着城市的现代化，城市中产生了众多的高层建筑。基于采光和美观的目一的，许多高层建筑都以玻璃幕墙为外装饰，因此也带来了幕墙的清洗问题。高大建筑物玻璃幕墙的清洗是一项繁重而危险的工作。目前，国内外主要使用升降平台或吊篮承载清洁工进行玻璃壁面的清洗。人工进行高层建筑物的清洗不仅费用高、效率低，而且十分危险，清洁工人从高空跌落、死亡的事故时有发生。高层建筑幕墙清洗机器人将使人从危险的高空清洗作业中解脱出来。

目前对于高层建筑的外表面特别是玻璃幕墙的清洗机器人的研究多基于负压吸附或真空吸附原理。该类爬壁机器人大多结构复杂、吸附可靠性差，随着机器人技术的发展，爬壁机器人在朝小型化、轻型化的方向发展，但现有爬壁机器人特别是基于真空吸附原理或者负压吸附原理的壁面移动机器人对壁面的适应能力和吸附的可靠性都很难达到清洗作业实际应用的要求。

发明内容

为解决现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种结构简单、工作可靠、控制简单、重量轻、壁面适应能力强的应用于高层建筑清洗机器人的移动机构。

为达到上述目的，本发明是通过以下的技术方案来实现的：

一种高层建筑壁面清洗机器人移动机构，其特征在于包括水平移动系统、竖直移动系统和清洗、吸附系统，所述的水平移动系统包括柔索轨道系统、水平移动模块和轨道小车，所述的柔索轨道系统包括安装在建筑物两端的固定支座和连接两个固定支座的柔索轨道，轨道小车包括电机减速器组件和行走轮，电机减速器组件安装在水平移动模块上，行走轮连接在电机减速器组件的输出轴上，并安装在柔索轨道上；所述的竖直移动系统包括竖直移动模块和2套相同的卷扬系统，卷扬系统左右对称布置，分别包括卷扬电机、卷筒和柔索，卷扬电机安装在竖直移动模块上，卷筒连接在卷扬电机的输出轴上，柔索的一端固定在卷筒上，另一端固定在水平移动模块上；所述的清洗、吸附系统包括清洗、吸附模块，清洗、吸附模块固定在竖直移动模块的下方，在清洗、吸附模块上安装有清洗机构和壁面吸附机构。

前述的高层建筑壁面清洗机器人移动机构，其特征在于在轨道小车上还安装有用于调整行走轮与柔索之间的夹紧力的夹紧轮，所述的夹紧轮位置上下可调地安装在水平移动模块上，位于行走轮的下方。

前述的高层建筑壁面清洗机器人移动机构，其特征在于在所述的壁面吸附机构为推力发生装置，所述的推力发生装置为函道风扇或螺旋桨。

本发明具有如下优点：

1、运动空间大：本发明在应用过程中，可根据建筑物的尺寸结构来安装水平移动系统，即可获得较大的运动空间；

2、安全可靠：本发明在应用过程中，壁面清洗机构通过水平移动系统和竖直移动系统安装在建筑物外墙上，不会出现清洗机构意外跌落现象，机器人在壁面清洗过程中可以适应多种壁面环境，应用领域更广泛；

3、控制简单：本发明分别通过控制轨道小车在柔索轨道上的移动和竖直运动系统的柔索长度来达到控制机器人在壁面上位置和移动速度的目的，水平运动与竖直运动解耦控制，控制算法易于实现及运动学解算简单，控制硬件搭建方便，并可根据实际情况选用交流或者直流伺服电机。

附图说明

图1为本发明的高层建筑壁面清洗机器人移动机构的结构示意图；

图2为本发明的高层建筑壁面清洗机器人移动机构的侧面结构示意图；

图3为本发明的高层建筑壁面清洗机器人移动机构的清洗作业示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

图1为本发明的高层建筑壁面清洗机器人移动机构的结构示意图；图2为本发明的高层建筑壁面清洗机器人移动机构的侧面结构示意图；图3为本发明的高层建筑壁面清洗机器人移动机构的清洗作业示意图。

如图所示，本发明的高层建筑壁面清洗机器人移动机构包括水平移动系统、竖直移动系统、清洗、吸附系统，其中：水平移动模块包括柔索轨道系统、水平移动模块和轨道小车，柔索轨道系统包括左固定支座1和右固定支座7，左、右固定支座1、7固定在建筑物本体上，柔索导轨2的两端分别固定在左、右固定支座1、7上，形成一个水平移动导轨。轨道小车包括电机减速器组件5和行走轮4，电机减速器组件5安装在水平移动模块3上，行走轮4与电机减速器组件5的输出轴连接，由电机减速器组件5带动转动。轨道小车安装在柔索导轨2上，并可在电机减速器组件5及行走轮4的驱动下沿柔索导轨2移动，实现近似的水平运动。

竖直移动系统包括竖直移动模块10和2套完全相同的卷扬系统：左卷扬系统和右卷扬系统，2套卷扬系统堆成布置。左卷扬系统包括左卷扬电机13、左卷筒12和左柔索11，左柔索11的一端固定在水平移动模块3上，左柔索11的另外一端缠绕在左卷筒12上，左卷筒12连接在左卷扬电机13的输出轴上，左卷扬电机13安装在竖直移动模块10上；右卷扬系统包括右卷扬电机16、右卷筒15和右柔索14，右柔索14的一端固定在水平移动模块3上，右柔索14的另外一端缠绕在右卷筒15上，右卷筒15连接在右卷扬电机16的输出轴上，右卷扬电机16安装在竖直移动模块10上。

清洗、吸附系统包括清洗、吸附模块8，清洗、吸附模块8固联在竖直移动模块10的下方，在清洗、吸附模块上安装有清洗机构和壁面吸附机构，或者根据作业需要安装壁面清洗工具。

为了保证行走轮4于柔索轨道2之间的夹紧力，在轨道小车上还装有夹紧轮6，夹紧轮6安装在水平移动模块3上，位于行走轮4的下方，与行走轮4上下对齐。同时夹紧轮6在水平移动模块3上的位置可以上下调节，采用滑动键槽和螺母配合等形式，可以调整行走轮4和夹紧轮6之间的间隙，用以调整行走轮4与柔索轨道2的作用力。

同时，在壁面吸附机构可以采用推力发生装置9，推力发生装置9可以是函道风扇、螺旋桨或其他喷气式推动装置。推力发生装置9可以产生指向壁面的作用力，使得清洗、吸附模块贴近紧壁面，并可提供清洗作业用的压力。

本发明通过调整左、右卷扬电机的转动角度可以控制左、右柔索的长度，通过控制左、右柔索的长度可以实现调整壁面清洗机器人在壁面上的竖直运动速度和位置的目的，并可通过控制左、右柔索长度的差值调整机器人的倾角。

本发明的工作原理是：通过水平电机5及行走轮4驱动轨道小车沿柔索导轨2水平运动，通过左卷扬电机13、左卷筒12以及右卷扬电机16、右卷筒15分别控制左柔索11和右柔索14的伸缩，实现对竖直移动模块10竖直运动的控制，从而完成清洗、吸附模块10在水平、竖直方向的遍历。

通过合理的规划与控制，可以实现壁面移动机器人在壁面上的位置和移动速度，清洗、吸附模块还可以安装有被动移动装置，可在壁面上自由划行，清洗、吸附模块上可以安装清洗作业工具，推力发生装置用来将清洗、吸附模块压向壁面，提供清洗作业需要的作用力。本发明具有运动空间大、控制简单、工作可靠等特点。

上述实施例不以任何形式限制本发明，凡采用等同替换或等效变换的方式所获得的技术方案，均落在本发明的保护范围内。

Claims (3)

1.高层建筑壁面清洗机器人移动机构，其特征在于包括水平移动系统、竖直移动系统和清洗、吸附系统，所述的水平移动系统包括柔索轨道系统、水平移动模块和轨道小车，所述的柔索轨道系统包括安装在建筑物两端的固定支座和连接两个固定支座的柔索轨道，轨道小车包括电机减速器组件和行走轮，电机减速器组件安装在水平移动模块上，行走轮连接在电机减速器组件的输出轴上，并安装在柔索轨道上；所述的竖直移动系统包括竖直移动模块和2套相同的卷扬系统，卷扬系统左右对称布置，分别包括卷扬电机、卷筒和柔索，卷扬电机安装在竖直移动模块上，卷筒连接在卷扬电机的输出轴上，柔索的一端固定在卷筒上，另一端固定在水平移动模块上；所述的清洗、吸附系统包括清洗、吸附模块，清洗、吸附模块固定在竖直移动模块的下方，在清洗、吸附模块上安装有清洗机构和壁面吸附机构。

2.根据权利要求1所述的高层建筑壁面清洗机器人移动机构，其特征在于在轨道小车上还安装有用于调整行走轮与柔索轨道之间的夹紧力的夹紧轮，所述的夹紧轮位置上下可调地安装在水平移动模块上，位于行走轮的下方。

3.根据权利要求1所述的高层建筑壁面清洗机器人移动机构，其特征在于所述的壁面吸附机构为推力发生装置，所述的推力发生装置为函道风扇或螺旋桨。

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