CN103330534A

CN103330534A - 一种可跨障双面擦玻璃机器人

Info

Publication number: CN103330534A
Application number: CN2013102638188A
Authority: CN
Inventors: 杨军宏; 潘裕权; 胡靖�; 王文杰; 王博
Original assignee: National University of Defense Technology
Current assignee: National University of Defense Technology
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2013-10-02

Abstract

一种可跨障双面擦玻璃机器人，包括结构相同且镜面对称的两个擦玻璃机器人子装置，所述擦玻璃机器人子装置包括悬架和铰接在所述悬架上的多个可伸缩的机械臂，所述机械臂与玻璃接触的一侧上安装有清洁板，所述清洁板上安装有由控制器控制的电磁铁，两个所述擦玻璃机器人子装置分别设置在玻璃的两侧并且通过所述清洁板上电磁铁的吸力固定在所述玻璃上，本发明实现了跨障功能，避免在不同玻璃、相邻窗框间反复装卸，具有实用性；由于直接使用电力驱动，区别于以往的气动方法，便于控制，增强了独立性；电磁铁的保证了装置的同步性，提高了装置的效率。

Description

一种可跨障双面擦玻璃机器人

技术领域

本发明涉及一种擦玻璃机器人，特别是一种可跨障双面擦玻璃机器人。

背景技术

现有的擦玻璃机器人，主要是利用气管与气泵连接，再通过气泵抽气在玻璃表面形成真空达到吸附的目的。也是通过气泵的吸附提供动力前进。机器人的清洁装置与行动装置隔离，独立驱动。这两个机器人都能够达到在玻璃上吸附，爬动供水，清洁玻璃的效果。但它们都存在几个共性问题：

第一、只能擦单面，使用时很不方便；

第二、爬行和转弯独立驱动，使机器人结构复杂庞大笨重，也降低了可靠性；

第三、不能实现相邻窗框间移动，大大降低了适用范围，也给安放装置带来了极大的不便。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足提供一种实现玻璃的双面清洁以及相邻玻璃间的跨障，实现装置的自动化、智能化，使装置具有更强的独立性，并且提高装置的工作效率的可跨障双面擦玻璃机器人。

本发明通过以下技术方案实现上述目的：

一种可跨障双面擦玻璃机器人，包括结构相同且镜面对称的两个擦玻璃机器人子装置，所述擦玻璃机器人子装置包括悬架和铰接在所述悬架上的多个可伸缩的机械臂，所述机械臂与玻璃接触的一侧上安装有清洁板，所述清洁板上安装有由控制器控制的电磁铁，两个所述擦玻璃机器人子装置分别设置在玻璃的两侧并且通过所述清洁板上电磁铁的吸力固定在所述玻璃上。

所述机械臂包括推杆和带动所述推杆伸缩的电动机，所述推杆的固定端铰接在所述悬架上，所述推杆的活动端上铰接有所述清洁板，所述推杆的固定端上通过拉簧与所述悬架连接，所述拉簧使得所述推杆的活动端绕所述悬架上的铰接点向外侧运动。

所述悬架上安装有对称设置在所述悬架上的四个机械臂。

所述清洁板分为三段，包括左清洁板、中清洁板和右清洁板，所述左清洁板和右清洁板通过合页铰接在所述中清洁板，使得所左清洁板和右清洁板可以向玻璃的反方向翻转，所述清洁板上还设有使得所述左清洁板和右清洁板翻转后可以回位的回位装置。

所述清洁板与玻璃接触的一侧上为清洁布或清洁块。

由于采用上述结构，本发明具有如下优点：

1、双面同步，本装置利用电磁铁提供吸附在玻璃上的正压力，保证了两侧的完全同步。

2、动作和清洁一体化，清洁板下装有清洁布，利用行走的同时清洁板和玻璃间的相对移动进行擦拭。电动推杆提供机器人行进的动力，四个电动推杆的运动构成不同动作。

3、本装置直接使用电力驱动，区别于以往的气动方法，便于控制，增强了独立性。

综上所述，本装置实现了跨障功能，避免在不同玻璃、相邻窗框间反复装卸，具有更高的实用性；本装置直接使用电力驱动，区别于以往的气动方法，便于控制，增强了独立性；装置简洁，每个推杆可独立控制，实现多种组合动作。双面同步擦拭，电磁铁的强大磁力保证了装置的同步性，提高了装置的效率。

附图说明

图1是本发明的主视图；

图2是图1的仰视图；

图3是图1的俯视图；

图4是图1的立体图；

图5是本发明工作过程的状态图。

具体实施方式

下面结合附图，进一步详细说明本专利的具体实施方式。

如图1至4所示，可跨障双面擦玻璃机器人，由镜面对称的两个擦玻璃机器人子装置组成。

其中一个擦玻璃机器人子装置主要由清洁板1、机械臂、电磁铁3、悬架4等组成。控制器与装置本体相连接，控制电动推杆2的电动机运动和电磁铁3磁力的大小。

机械臂由电动推杆2构成；

清洁板1由三部分组成，为左清洁板、中清洁板和右清洁板。左清洁板、中清洁板和右清洁板上设有安装电磁铁槽。三个部分由合页9相连，其中合页9控制了一定的自由度。左右两部分可以适量向远离玻璃的一侧翻起，这样在两侧面清洁板跨越窗框等障碍时，只要清洁板的三分之二通过即可跨越障碍，从而增大了跨障距离。清洁板1与电动推杆铰接，所述清洁板1与玻璃接触的一侧上为清洁布或清洁块8。

电动推杆2由24V的直流电动机7提供动力，通过变速齿轮将动力提供给滚轴和丝杠，滚轴和丝杠的旋转达到推杆2伸缩的目的。电动推杆2运动时能提供600-1000N的推力或者拉力。

电磁铁3安装在清洁板1中设计的槽内，在通电后产生磁场，清洁板1隔着玻璃相互吸引。在减小电流以后，磁场减弱，可使两个擦玻璃机器人子装置的清洁板1分开。

悬架4是整个装置的支撑、连接结构。悬架4设置有四个水平高度相同的连接杆，四个机械臂分别铰接在这四跟连接杆上。

清洁板1可在电动推杆2上绕铰接点旋转；

电动推杆2可以在悬架4上绕铰接点旋转；

工作原理如下：

如图5所示，将本装置的四个机械臂依上标记为机械臂A、机械臂B、机械臂C和机械臂D。

两个擦玻璃机器人子装置对称吸附在玻璃上，两个擦玻璃机器人子装置动作镜面对称，所以只研究其中一个的动作，本装置在行走过程中清洁板1不离开玻璃面，只在跨障碍的时候会有离开玻璃面的动作。

初始状态：机械臂A、机械臂B、机械臂C和机械臂D上电动推杆2均收缩但留有一定量可继续收缩。机械臂A、机械臂B、机械臂C、机械臂D上的电磁铁均处于正常通电状态。悬架横杆a组成的平面水平。

一、机器人擦拭动作：动作方向由图5所示箭头方向运动，

1、机械臂A上电动推杆2伸出；

2、机械臂C、机械臂D上电动推杆2收缩，同时减小机械臂C和机械臂D上电磁铁3内电流，机械臂C机械臂D清洁板吸力减小从而移动时阻力减小；

3、机械臂A和机械臂B上电磁铁3的电流不变，机械臂A上电动推杆2开始收缩，同时机械臂B上电动推杆2伸出；使装置整体向前移动；

4、机械臂B上电动推杆收缩至初始状态；整个装置恢复初始状态。

通过上述动作的重复，达到机器人移动的目的，通过设定装置机械臂A、机械臂B、机械臂C、机械臂D的相对位置改变装置2前进方向，完成擦拭动作。

二、机器人跨障动作：动作方向由图5所示箭头方向跨障，

机器人先移动至障碍附近，机械臂A上清洁板1平行于障碍且距离障碍最近。

机械臂A清洁板跨障过程：动作方向由图5所示箭头方向运动，

1、机械臂A上电动推杆2收缩，同时减小机械臂A上电磁铁3电流；机械臂A上清洁板1受拉簧5的预紧力抬起脱离玻璃面，并且机械臂A的清洁板端受拉簧5的预紧力跨过障碍；

2、机械臂A上电动推杆2以受拉簧5预紧力的角度伸出，同时恢复机械臂A上电磁铁3电流至初始状态；机械臂A越过障碍，贴回玻璃面；

3、机械臂C、机械臂D上电动推杆2收缩，同时减小电磁铁3内电流，机械臂C机械臂D清洁板吸力减小从而移动时阻力减小。

4、机械臂A上电动推杆2开始收缩，同时机械臂B上电动推杆2伸出；装置整体向前移动。

5、机械臂B上电动推杆2收缩至初始状态，整个装置恢复初始状态。

6、机械臂A上电动推杆2伸出，此时由于机械臂B、机械臂C和机械臂D三方阻力大于机械臂A的阻力，因此机械臂A可以向前伸。

7、机械臂C、机械臂D上电动推杆2收缩，同时减小电磁铁3内电流；机械臂C机械臂D两侧清洁板1抬起，离开玻璃面。

8、机械臂A上电动推杆2收缩至初始状态，同时机械臂B上电动推杆2伸出；装置整体移动，机械臂C、机械臂D悬空越过障碍。

9、机械臂C、机械臂D上电动推杆2伸出，同时恢复电磁铁3内电流至初始状态；机械臂C机械臂D两侧清洁板1重新贴回玻璃面。

10、机械臂C、机械臂D上电动推杆2收缩至初始状态；机械臂C、机械臂D恢复初始状态。

机械臂B清洁板跨障：

11、机械臂A上电动推杆2伸出。

12、机械臂C、机械臂D上电动推杆2收缩，同时减小电磁铁3内电流，机械臂C机械臂D清洁板吸力减小从而移动时阻力减小。

13、机械臂A上电动推杆2开始收缩，同时机械臂B上电动推杆2伸出；使装置整体移动，为机械臂B清洁板跨障留出空间。

14、减小机械臂B上电磁铁3内电流；使机械臂B上清洁板弹开。

15、完全收缩机械臂B上电动推杆2。

16、机械臂A上电动推杆2伸出，推动悬架杆转动，从而带动机械臂B上清洁板越过障碍。。

17、机械臂B上电动推杆2伸出至初始状态，同时恢复机械臂B上电磁铁3至初始状态；机械臂B上清洁板重新贴回玻璃面。

18、机械臂A上电动推杆收缩至初始状态；整个装置恢复初始状态。

以上动作完成，达到跨障目的。

Claims

1.一种可跨障双面擦玻璃机器人，其特征在于，包括结构相同且镜面对称的两个擦玻璃机器人子装置，所述擦玻璃机器人子装置包括悬架和铰接在所述悬架上的多个可伸缩的机械臂，所述机械臂与玻璃接触的一侧上安装有清洁板，所述清洁板上安装有由控制器控制的电磁铁，两个所述擦玻璃机器人子装置分别设置在玻璃的两侧并且通过所述清洁板上电磁铁的吸力固定在所述玻璃上。

2.根据权利要求1所述的可跨障双面擦玻璃机器人，其特征在于，所述机械臂包括推杆和带动所述推杆伸缩的电动机，所述推杆的固定端铰接在所述悬架上，所述推杆的活动端上铰接有所述清洁板，所述推杆的固定端上通过拉簧与所述悬架连接，所述拉簧使得所述推杆的活动端绕所述悬架上的铰接点向外侧运动。

3.根据权利要求1或2所述的可跨障双面擦玻璃机器人，其特征在于，所述悬架上安装有对称设置在所述悬架上的四个机械臂。

4.根据权利要求3所述的可跨障双面擦玻璃机器人，其特征在于，所述清洁板分为三段，包括左清洁板、中清洁板和右清洁板，所述左清洁板和右清洁板通过合页铰接在所述中清洁板，使得所左清洁板和右清洁板可以向玻璃的反方向翻转，所述清洁板上还设有使得所述左清洁板和右清洁板翻转后可以回位的回位装置。

5.根据权利要求4所述的可跨障双面擦玻璃机器人，其特征在于，所述清洁板与玻璃接触的一侧上为清洁布或清洁块。