CN102578975B - 行走装置及带有该行走装置的擦玻璃机器人 - Google Patents
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Abstract
一种行走装置及带有该行走装置的擦玻璃机器人，该行走装置包括驱动机(10)和随动机(20)，两者分别内置有磁铁(100)，使其能够相互吸附在行走平面的内、外两侧，且随动机(20)在磁铁(100)的吸力作用下能够与驱动机(10)产生随动；驱动机(10)设有驱动单元、能量单元和控制单元；驱动单元包括履带行进机构和驱动电机，履带行进机构设置在驱动机(10)的底部，由履带(11)和履带轮(12)组成，履带轮(12)带动履带(11)运动，使驱动机(10)行走。本发明结构简单，行走过程中与行走平面之间的接触面积大，不易打滑，运动平稳，有效防止坠落。
Description
技术领域
本发明涉及一种行走装置及带有该行走装置的擦玻璃机器人，属于日用小家电制造技术领域。
背景技术
在日常生活中，对于小块的玻璃，人们一般使用抹布进行清洁擦洗，而大块玻璃以及窗户的外立面，通常使用杆式玻璃清洁擦进行清洁擦洗。然而，用杆式玻璃清洁擦清洁玻璃时，手臂容易疲劳，而且在擦试户外玻璃时，尤其对于高层建筑，操作过程十分危险。可见，擦洗外窗是家庭乃至城市的一大难题，既不安全又不易擦全、擦净。
针对如上问题，目前出现了一种擦玻璃器，专利号为ZL200820080547.7。图1为现有擦玻璃器的结构简图，如图1所示，该擦玻璃器由完全相同的两个操作部分组成，每个操作部分又分别包括：把手1、塑料板2和抹布4。把手1固定在塑料板2的一面，抹布4固定在塑料板2的另一面，在塑料板2和抹布4之间固定有磁铁板3。当需要擦拭玻璃时，将擦玻璃器的两个操作部分分别置于待擦拭玻璃的两面，在两者磁铁板3的磁性作用下，两者隔着待擦拭玻璃吸附在一起。使用者握持住处于待擦拭玻璃内侧的操作部分上的把手，通过对其移动，实现对待擦拭玻璃内侧的清洁。由于磁性作用，处于内侧的操作部分移动时会带动处于外侧的操作部分运动，从而将玻璃的外侧也擦拭干净了。
上述技术方案，虽然有效解决了擦拭外窗时可能发生的不安全因素，但是该擦玻璃器需要通过人为地对位于玻璃内侧的操作部分进行操纵，从而引导位于玻璃外侧的操作部分工作，对于面积较大的待擦拭玻璃，使用者仍需要爬高爬低，劳动强度高且工作量大。
图2、图3分别为现有擦玻璃机器人行走装置的结构示意图之一、之二。如图2并结合图3所示，现有的擦玻璃机器人包括驱动机5和随动机6，驱动机5和随动机6通过各自内置的磁体使得彼此相互吸附在玻璃的两面。其中，擦玻璃机器人行进时，利用驱动机5上的驱动轮，使驱动机5在玻璃表面上行进。由于驱动机5和随动机6之间相互吸附，随动机6跟随驱动机5以相同的方式运动。从图2中可知，现有的擦玻璃机器人采用轮式行进，行进轮7与玻璃8表面为线接触。若玻璃8表面很光滑，或者玻璃8表面有水渍，则擦玻璃机器人行进时存在易打滑的缺陷。当擦玻璃机器人遇到障碍物时，如玻璃8表面的类似贴纸之类的凸起，行进轮7易脱离玻璃8表面，存在擦玻璃机器人易从高空跌下的隐患。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对现有技术的不足，提供一种行走装置及带有该行走装置的擦玻璃机器人，本发明结构简单，行走过程中与行走平面之间的接触面积大，不易打滑，运动平稳，有效防止坠落。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
本发明提供一种行走装置，包括驱动机和随动机，两者分别内置有磁铁，使其能够相互吸附在行走平面的内、外两侧，且随动机在磁铁的吸力作用下能够与驱动机产生随动；所述的驱动机设有驱动单元、能量单元和控制单元，能量单元在控制单元的控制下，为驱动单元提供动力；所述的驱动单元包括履带行进机构和驱动电机，所述的履带行进机构设置在驱动机的底部，由履带和履带轮组成，履带为彼此连接的多个履带单元所构成的封闭链，封闭链的内侧两端分别设置有履带轮，履带轮的轮齿插设在相邻两个履带单元的间隙中，驱动电机与履带轮相连并驱动其转动，履带轮带动履带运动，使驱动机行走。
为了增加摩擦力，所述的履带单元包括履带链节和设置在其外侧的摩擦脚。
为了使随动机行走自如，所述的随动机上设有行进轮。为了使随动机行走平稳，根据随动机体积大小的需要，所述的行进轮的设置数量为多个。
根据实际的使用需要，磁铁的设置位置也可以选择多种结构。在所述的驱动机内，磁铁可以设置在两个履带轮之间，或者设置在两个履带轮的前侧，或者设置在所述的两个履带轮的后侧，还可以分别设置在所述两个履带轮的前侧和后侧。
磁铁的设置数量也可以根据实际需要进行相应的选择，磁铁的设置数量可以为1个或2个；也可以为1组或2组，每组磁铁由极性相反的磁单元交替排列组成。
本发明还提供一种带有上述行走装置的擦玻璃机器人，所述的随动机内设有擦拭单元，所述的驱动机和随动机相互吸附在玻璃表面的内、外两侧。
为了便于擦拭玻璃，所述的擦拭单元包括盘刷子单元，盘刷子单元包括盘刷驱动电机和盘刷；所述的随动机设有面壳和底盘，盘刷驱动电机位于所述的面壳和所述的底盘构成的容置空间内，盘刷位于底盘上，盘刷驱动电机与盘刷相连并驱动其转动。
所述的盘刷朝向玻璃的端面上设有刷体，该刷体可以为刷毛、毡毛、百洁布或纤维布。
另外，为了使机器人结构紧凑，高度降低，所述的底盘中部设有凹陷部，盘刷设置在该凹陷部，所述的刷体下端面突出于底盘的下表面。
盘刷设置数量为多个，多个盘刷可以采用多种设置方式，其中心可以共线，以便使多个盘刷的工作区域呈连续状态；多个盘刷的中心也可以不共线，使多个盘刷的工作区域呈部分重叠状态。
为了保证清洁质量，所述的擦拭单元还包括刮条子单元，所述的刮条子单元包括刮条、刮条升降机构和刮条驱动电机；所述的底盘上开设有长形槽口，刮条设置在长形槽口内；刮条与刮条升降机构相连，刮条驱动电机驱动刮条升降机构，使刮条在长形槽口内升降。
所述的刮条沿随动机的行走方向，设置在盘刷的单侧或双侧。
再有，为了清洁彻底，所述的随动机内还设有喷液装置，包括喷液泵和溶液瓶，喷液泵与溶液瓶相连，所述的底盘上开设有短形槽口，溶液瓶的喷口位置与短形槽口对应设置。
综上所述，本发明所提供的行走装置及其带有该行走装置的擦玻璃机器人，本发明结构简单，行走过程中与行走平面之间的接触面积大，不易打滑，运动平稳，有效防止坠落。
下面结合附图和具体实施例对本发明的技术方案进行详细地说明。
附图说明
图1为现有擦玻璃器的结构简图；
图2为现有擦玻璃机器人行走装置的结构示意图之一；
图3为现有擦玻璃机器人行走装置的结构示意图之二；
图4为本发明行走装置整体结构示意图；
图5为图4的侧视图；
图6为本发明驱动机的底面结构示意图；
图7-1至图7-5为本发明履带行进机构的行走位置关系图；
图8-1为本发明随动机底面盘刷和刮条的结构示意图之一；
图8-2为图8-1的侧视图；
图9-1为本发明随动机底面盘刷和刮条的结构示意图之二；
图9-2为图9-1的侧视图；
图10为本发明刮条子单元的整体结构示意图；
图11为本发明喷液装置的整体结构示意图；
图12为本发明随动机底面短形槽口的设置位置示意图。
具体实施方式
图4为本发明行走装置整体结构示意图，图5为图4的侧视图。如图4并结合图5所示，本发明提供一种行走装置，包括驱动机10和随动机20，两者分别内置有磁铁100，使其能够相互吸附在行走平面的内、外两侧，且随动机20在磁铁100的吸力作用下能够与驱动机10产生随动。所述的驱动机10设有驱动单元、能量单元和控制单元，能量单元在控制单元的控制下，为驱动单元提供动力。所述的驱动单元包括履带行进机构和驱动电机，所述的履带行进机构设置在驱动机10的底部，由履带11和履带轮12组成，履带11为彼此连接的多个履带单元所构成的封闭链，封闭链的内侧两端分别设置有履带轮12，履带轮12的轮齿插设在相邻两个履带单元的间隙中，驱动电机与履带轮12相连并驱动其转动，履带轮12带动履带11运动，使驱动机10行走。为了增加摩擦力，所述的履带单元包括履带链节111和设置在其外侧的摩擦脚112。为了使随动机20行走自如，所述的随动机20上设有行进轮21。为了使随动机20行走平稳，根据随动机20体积大小的需要，所述的行进轮21的设置数量为多个。
图6为本发明驱动机的底面结构示意图。如图6所示，根据实际的使用需要，磁铁100的设置位置也可以选择多种结构。在所述的驱动机10内，磁铁100可以设置在两个履带轮12之间，或者设置在两个履带轮12的前侧，或者设置在所述的两个履带轮12的后侧，还可以分别设置在所述两个履带轮12的前侧和后侧。磁铁100的设置数量也可以根据实际需要进行相应的选择，磁铁100的设置数量可以为1个或2个；为了增强驱动机10和随动机20之间的吸引力，磁铁100的设置数量也可以为1组或2组，每组磁铁由极性相反的磁单元交替排列组成。
驱动机10行进时，履带轮12旋转驱动履带11转动，履带单元节不断交替接触行走表面提供足够大静摩擦力供该行走装置行进。由于驱动机10和随动机20的强力磁铁100吸附关系，随动机20随驱动机10以相同轨迹行进。
图7-1至图7-5为本发明履带行进机构的行走位置关系图。由于履带11和行走表面为面接触，且接触表面较大(两履带轮12之间的履带11表面积)，使得驱动机10在行进时不易打滑。如图7-1至图7-5所示，假设两履带轮12之间履带11上共有11个单元节A、B、C、D、E、F…分别与对应玻璃8表面a、b、c、d、e、f…处接触，若a处玻璃8表面打滑或有水渍，则b、c、d、e、f…等10处接触面仍可提供足够大的静摩擦力使得驱动机10在玻璃8表面上行进。同理，若a处有附着在行走表面上的体积较小的障碍物，其它10处接触面仍可提供足够大的静摩擦力使得驱动机10在行走表面上平滑的跨越障碍物，避免产生驱动机10或随动机20跌落的风险。
本发明还提供一种带有如图4所示的行走装置的擦玻璃机器人，所述的随动机20内设有擦拭单元，所述的驱动机10和随动机20相互吸附在玻璃8表面的内、外两侧。该擦玻璃机器人中的驱动机10，作为一个独立件，从功能块来分，其包括驱动单元、磁铁100、能量单元和控制单元。该能量单元为可充电式电池，如：镍氢电池或锂电池等等。
驱动单元包括履带行进机构和驱动电机，履带行进机构分别位于驱动机10的两侧，并且每条履带11分别由一个驱动电机进行驱动。该驱动电机与履带行进机构中两个履带轮12其中的一个履带轮12连接并驱动其运动。两侧的履带行进机构分别通过各自的驱动电机驱动，通过这种分别驱动的方式，实现履带行进机构的同步运动和差动运动，其中的同步运动可使得驱动机前进或者后退；差动运动可使得驱动机实现旋转。
内置在随动机20中的磁铁100为永久磁铁，用于与驱动机1上所设有的磁铁100相互吸引，从而实现随动机20受驱动机10的移动而移动的目的。为提高磁铁100的磁性强度，本磁铁100位于随动机20的机体底部位置，以使得可尽可能贴合到待清洁玻璃8表面。并且，为有效延长磁铁的磁性，本磁铁100位于机体底部的内部，而非外露于机体底部。驱动机10和随动机20上的强力磁铁100相互吸附，提供足够大的正压力到玻璃8表面，从而对应提供足够大的静摩擦力使得克服驱动机10、随动机20的重力而吸附在玻璃8表面。
图8-1为本发明随动机底面盘刷和刮条的结构示意图之一，图8-2为图8-1的侧视图。如图8-1并结合图8-2所示，为了便于擦拭玻璃8，所述的擦拭单元包括盘刷子单元，盘刷子单元包括盘刷驱动电机和盘刷25；所述的随动机20设有面壳23和底盘24，盘刷驱动电机位于所述的面壳23和所述的底盘24构成的容置空间内，盘刷25位于底盘24上，盘刷驱动电机与盘刷25相连并驱动其转动。所述的盘刷25朝向玻璃8的端面上设有刷体，该刷体可以为刷毛、毡毛、百洁布或纤维布。另外，为了使机器人结构紧凑，高度降低，所述的底盘24中部设有凹陷部241，盘刷25设置在该凹陷部241，所述的刷体下端面突出于底盘24的下表面。盘刷25设置数量为多个，多个盘刷25可以采用多种设置方式，其中心可以共线，以便使多个盘刷25的工作区域呈连续状态；多个盘刷25的中心也可以不共线，使多个盘刷25的工作区域呈部分重叠状态。
图10为本发明刮条子单元的整体结构示意图。如图10所示，为了保证清洁质量，所述的擦拭单元还包括刮条子单元，所述的刮条子单元包括刮条26、刮条升降机构261和刮条驱动电机262；所述的底盘24上开设有长形槽口242，刮条26设置在长形槽口242内；刮条26与刮条升降机构261相连，刮条驱动电机262驱动刮条升降机构261，使刮条26在长形槽口242内升降。
根据需要，所述的刮条26可以设置在盘刷25的前、后单侧或双侧。如图8-1并结合图8-2所示，刮条26设置在盘刷25的单侧。图9-1为本发明随动机20底面盘刷25和刮条26的结构示意图之二，图9-2为图9-1的侧视图。如图9-1并结合图9-2所示，刮条26设置在盘刷25的双侧。
图11为本发明喷液装置的整体结构示意图。如图11所示，为了清洁彻底，所述的随动机20内还设有喷液装置，包括喷液泵27和溶液瓶28，喷液泵27与溶液瓶28相连，所述的底盘24上开设有短形槽口243，溶液瓶28的喷口位置与短形槽口243对应设置。
另外，擦玻璃机器人中的控制单元可以是一个完整的控制单元，其控制着盘刷子单元、刮条子单元和喷液装置。该控制单元也可以由若干个单独的控制子单元组成，其分别控制盘刷子单元、刮条子单元和喷液装置的工作。
随动机20的控制单元控制盘刷子单元、刮条子单元以及喷液装置是否工作，是受驱动机10的控制单元的工作指令所控制的。当随动机20的控制单元接收到驱动机10的控制单元具体的工作指令后，随动机20的控制单元将会相应地控制随动机20的相关工作部件采取与之相应的动作。随动机20的控制单元除了接受驱动机10的控制单元的工作指令外，其还具备将随动机20的所有状态信息发送给驱动机10的控制单元的功能。所述的随动机20的所有状态信息包括：随动机20的撞板状态、相关电机的运转状态、报警信息、工作正常等等方面。驱动机20的控制单元接收到诸多不同的信息后，由驱动机10判断应对措施，再将决策信息发送给随动机20的控制单元。随动机20的控制单元接收到指令后，执行相应的工作命令。
驱动机10的控制单元和随动机20的控制单元两者之间是通过无线通讯进行信息交互，无线通讯可以是红外、无线电或是蓝牙等。
图12为本发明随动机底面短形槽口的设置位置示意图。如图12所示，为提高随动机的一次清洁效率，本优选方案是：在底盘24的底部设有两个凹部241，两个凹部241在底盘24的底部呈前后错位设置，并且，两个凹部241的位置关系使得置于其内的盘刷25，盘刷25的工作表面相对凸出于底盘24的底部。在工作时，两个盘刷25的工作区域有部分地重叠。除此之外，底盘24的底部还设有若干槽口，具体为：分别位于随动机20主体前后两侧的长型槽口242(用于放置刮条26)、位于长型槽口242和圆形凹部241之间且相邻于长型槽口242的短型槽口243(作为清洁液的喷液口)以及位于底盘24的底部在其前、后、左、右四个方向各设有一个呈正方形的槽口244，用于容纳行进轮21，使其正常转动。
为使随动机20在跟随驱动机10移动时，能较轻快移动。因此，在随动机20上设有行进轮21，且行进轮的数量为四个，其分别设置在随动机20底盘24的底部呈正方形的槽口244内。每个行进轮21通过行进轮轴与底盘24保持连接，并且行进轮21相对于底盘24可作滚动运动。为达到随动机20轻快移动和盘刷25及刮条26有效接触待清洁玻璃8的目的，安装后的行进轮21，其轮廓外表面相对凸出于底盘24的底部，且其与盘刷25和刮条26处于同一水平面上。如此，随动机20在移动时，随动机20的行进轮21、盘刷25和刮条26于玻璃8处于接触状态，而随动机20的底盘24相对于玻璃8处于悬空状态。
现对随动机20如何工作做简单描述：随动机20在驱动机10自移动的作用下，且受彼此均设有的磁铁100的磁力影响，随动机20跟随驱动机10进行同步移动。随动机20在移动的同时，受驱动机10内置的控制单元发送给随动机20的控制单元的工作指令，启动或停止擦拭玻璃工作。当接收到擦拭玻璃的工作指令时，随动机20的擦拭玻璃单元和喷液装置进行工作，具体来说：随动机20的两个盘刷子单元同时工作，两个盘刷25转动；并且邻近随动机20前进方向的刮条26在其升降机构261的作用下上升使之不接触玻璃8，而远离随动机20前进方向的刮条26在其升降机构261的作用下使之接触玻璃8；喷液装置进行喷洒清洁液。当接收到停止擦拭玻璃的工作指令时，随动机20的擦拭玻璃单元和喷液装置停止工作。
综上所述，本发明结构简单，行走过程中与行走平面之间的接触面积大，不易打滑，运动平稳，有效防止坠落。
Claims (14)
1.一种行走装置，包括驱动机(10)和随动机(20)，两者分别内置有磁铁(100)，使其能够相互吸附在行走平面的内、外两侧，且随动机(20)在磁铁(100)的吸力作用下能够与驱动机(10)产生随动；
所述的驱动机(10)设有驱动单元、能量单元和控制单元，能量单元在控制单元的控制下，为驱动单元提供动力；
其特征在于，所述的驱动单元包括履带行进机构和驱动电机，所述的履带行进机构设置在驱动机(10)的底部，由履带(11)和履带轮(12)组成，履带(11)为彼此连接的多个履带单元所构成的封闭链，封闭链的内侧两端分别设置有履带轮(12)，履带轮(12)的轮齿插设在相邻两个履带单元的间隙中，驱动电机与履带轮(12)相连并驱动其转动，履带轮(12)带动履带(11)运动，使驱动机(10)行走；
所述的履带单元包括履带链节(111)和设置在其外侧的摩擦脚(112)，所述摩擦脚(112)与行走平面的接触面呈一平面。
2.如权利要求1所述的行走装置，其特征在于，所述的随动机(20)上设有行进轮(21)。
3.如权利要求2所述的行走装置，其特征在于，所述的行进轮(21)的设置数量为多个。
4.如权利要求3所述的行走装置，其特征在于，在所述的驱动机(10)内，所述的磁铁(100)设置在两个履带轮(12)之间，或者设置在两个履带轮(12)的前侧，或者设置在所述的两个履带轮(12)的后侧，或者分别设置在所述两个履带轮(12)的前侧和后侧。
5.如权利要求4所述的行走装置，其特征在于，所述的磁铁(100)的设置数量为1个或2个。
6.如权利要求4所述的行走装置，其特征在于，所述的磁铁(100)的设置数量为1组或2组，每组磁铁由极性相反的磁单元交替排列组成。
7.一种带有如权利要求1-6任一项所述的行走装置的擦玻璃机器人，其特征在于，所述的随动机(20)内设有擦拭单元，所述的驱动机(10)和随动机(20)相互吸附在玻璃(8)表面的内、外两侧。
8.如权利要求7所述的擦玻璃机器人，其特征在于，所述的擦拭单元包括盘刷子单元，盘刷子单元包括盘刷驱动电机和盘刷(25)；所述的随动机(20)设有面壳(23)和底盘(24)，盘刷驱动电机位于所述的面壳(23)和所述的底盘(24)构成的容置空间内，盘刷(25)位于底盘(24)上，盘刷驱动电机与盘刷(25)相连并驱动其转动。
9.如权利要求8所述的擦玻璃机器人，其特征在于，所述的盘刷(25)朝向玻璃(8)的端面上设有刷体，该刷体为刷毛、毡毛、百洁布或纤维布。
10.如权利要求9所述的擦玻璃机器人，其特征在于，所述的底盘(24)中部设有凹陷部(241)，盘刷(25)设置在该凹陷部(241)，所述的刷体下端面突出于底盘(24)的下表面。
11.如权利要求9所述的擦玻璃机器人，其特征在于，所述的盘刷(25)设置数量为多个，多个盘刷(25)的中心共线，使多个盘刷(25)的工作区域呈连续状态；或者多个盘刷(25)的中心不共线，使多个盘刷(25)的工作区域呈部分重叠状态。
12.如权利要求8所述的擦玻璃机器人，其特征在于，所述的擦拭单元还包括刮条子单元，所述的刮条子单元包括刮条(26)、刮条升降机构(261)和刮条驱动电机(262)；所述的底盘(24)上开设有长形槽口(242)，刮条(26)设置在长形槽口(242)内；刮条(26)与刮条升降机构(261)相连，刮条驱动电机(262)驱动刮条升降机构(261)，使刮条(26)在长形槽口(242)内升降。
13.如权利要求12所述的擦玻璃机器人，其特征在于，所述的刮条(26)沿随动机(20)的行走方向，设置在盘刷(25)的单侧或双侧。
14.如权利要求8所述的擦玻璃机器人，其特征在于，所述的随动机(20)内还设有喷液装置，包括喷液泵(27)和溶液瓶(28)，喷液泵(27)与溶液瓶(28)相连，所述的底盘(24)上开设有短形槽口(243)，溶液瓶(28)的喷口位置与短形槽口(243)对应设置。
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