CN103690100B - 一种气动高空擦玻璃机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气动高空擦玻璃机器人。本发明的目的在于提供一种新型机器人。本发明包括用于提供动力及产生真空吸附功能的气动真空模块，用于实现类似于四足动物爬行的爬行模块，用于擦拭玻璃的擦拭模块，以及对以上所述模块进行控制的控制模块。它能实现在高层建筑物的玻璃外墙进行攀爬，同时对墙体进行彻底擦洗。该机器人，携带清洗设备，可靠地吸附于玻璃外墙之上，能灵活前进、后退、左转弯和右转弯，对玻璃幕墙实现全方位、无死角自动擦洗。成为人工擦洗玻璃墙（俗称蜘蛛人）和升降台擦洗的安全有效替代手段。

Description

一种气动高空擦玻璃机器人

【技术领域】

本发明涉及一种高空擦玻璃机器人，尤其涉及一种气动真空技术控制的高空擦玻璃机器人。

【背景技术】

当前，高层建筑越来越多，各种各样的摩天大楼成为现代都市中一道亮丽的风景。因为玻璃幕墙采光性好、保温防潮、实用美观，但是为了保证建筑外观的整洁美丽，就需要定期对玻璃壁面进行清洗，以美化市容市貌。目前，采用的清洗方式有吊篮式清洗和升降台式清洗，这两种方式都劳动强度大、成本高、危险性高。因此急需一种能代替人工而又有一定灵活性和适用性的自动机器来完成这项工作，气动高空擦玻璃机器人可以胜任这样的工作。

针对以上情况，发明一种利用气动真空技术实现的高空擦玻璃机器人。该机器人以四杆机构作为行走部件、以压缩空气作为驱动能源，应用PLC或单片机技术进行控制，实现在高层建筑物的玻璃外墙进行攀爬，同时对墙体进行彻底擦洗。该机器人，携带清洗设备，可靠地吸附于玻璃外墙之上，能灵活前进、后退、左转弯和右转弯，对玻璃幕墙实现全方位、无死角自动擦洗。成为人工擦洗玻璃墙（俗称蜘蛛人）和升降台擦洗的安全有效替代手段。

【发明内容】

本发明的目的所要解决的技术问题是要提供一种擦玻璃机器人，它能有效地解决高层建筑墙体玻璃的清洁问题，具有操作简单、安全可靠、成本低廉的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种气动高空擦玻璃机器人，它包括用于产生动力及真空的气动真空模块，用于实现爬行动作的爬行模块，用于实现擦拭动作的擦拭模块，用于对以上各所述模块进行控制的控制模块。

作为本发明进一步的优选方案，所述气动真空模块包括的元件有气源装置、真空器、真空气路切换装置、气路以及四个真空吸盘，所述元件之间通过气路进行相连。

作为本发明进一步的优选方案，所述爬行模块包括的元件有两套四杆机构、换向阀以及气缸，换向阀与气缸之间通过气路相连，四杆机构由气缸驱动。

作为本发明进一步的优选方案，所述擦拭模块包括的元件有擦拭盘以及电机。

作为本发明进一步的优选方案，所述控制模块由PLC或单片机构成。

作为本发明进一步的优选方案，应用所述真空器及真空气路切换装置，使真空吸盘交替吸附于玻璃墙面上，实现类似于四足动物的四足交替接触地面的动作。

作为本发明进一步的优选方案，应用所述换向阀改变气缸的伸出或回缩，推动四杆机构实现类似于四足动物的爬行的动作。

作为本发明进一步的优选方案，所述擦拭盘由电机驱动，以实现正转、反正、停转，并且速度可调。

作为本发明进一步的优选方案，编制PLC程序或单片机程序输入所述控制模块，实现对所述各模块进行控制。

工作时，四个吸盘在真空气路切换装置的控制下，在玻璃墙上交替吸附，实现类似于四足动物的四足与地面交替接触的动作；所述爬行模块由一个双作用气缸、换向阀和两个四杆机构构成，在换向阀的换向作用下，气缸实现伸缩动作，同时驱动四个吸盘爬行，实现类似四足动物的爬行，整个机构的自由度保持唯一，能实现可靠的运动。擦拭璃模块在一电机的驱动下，带动擦拭盘，实现旋转运动，在玻璃上擦拭，并且可正反转，保证擦拭干净。

本发明同背景技术相比所产生的有益效果：

本发明采用了上述技术方案，克服了背景技术的不足，提供了一种气动高空擦玻璃机器人，它能克服人工擦洗建筑物玻璃墙体的诸多不足，具有安全、经济的特点。

【附图说明】

图1为本发明的模块组成连接结构示意图；

图2为本发明的工作原理示意图。

图中标记如下：

1--气动真空模块；

2--爬行模块；

3--擦拭模块；

4--控制模块；

5--气源装置；

6--真空器；

7--真空气路切换装置；

8--气路8；

9、10、13、14--真空吸盘；

11--四杆机构；

12--气缸；

15--换向阀；

16--擦拭盘；

17--电机17；

18--控制器。

【具体实施方式】

下面详细描述本发明的实施例，所述的实施例示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述实施例是示例性的，旨在解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，对于方位词，如有术语“中心”，“横向” 、 “纵向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示方位和位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于叙述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定方位构造和操作，不能应理解为限制本发明的具体保护范围。

此外，如有术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”特征可以明示或者隐含包括一个或者多个该特征，在本发明描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除另有明确规定和限定，如有术语“组装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应作广义去理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；也可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介相连，可以是两个元件内部相连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述的术语在本发明中的具体含义。

在发明中，除非另有规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“之下”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅是表示第一特征水平高度高于第二特征的高度。第一特征在第二特征 “之上”、“之下”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度低于第二特征。

下面结合附图，通过对本发明的具体实施方式作进一步的描述，使本发明的技术方案及其有益效果更加清楚、明确。

参见附图1至2，其为本发明较佳地提供实施例，它包括用于提供高压空气及产生真空的气动真空模块1,用于实现类似于四足动物爬行动作的爬行模块2，用于实现擦拭动作的擦拭模块3，以及用于对上述所述模块进行控制的控制模块4。其中，气动真空模块1包括的元件有气源装置5、真空器6、真空气路切换装置7、气路8以及四个真空吸盘9、10、13、14。爬行模块2包含的元件有两套四杆机构11、换向阀15以及气缸12。擦拭模块3包含的元件由擦拭盘16以及电机17。控制模块4包含一个控制器18，由PLC或单片机构成。

工作时，以控制器18为核心，控制机器人在玻璃墙体上爬行和擦拭。具体动作有上爬、下爬、左转、右转，在爬行的同时，擦拭盘贴紧玻璃墙面旋转，对玻璃进行擦拭。其中，上爬时，气源装置5启动，通过真空器产生真空，真空气路切换装置使右上角和左下角真空吸盘产生真空而吸附于玻璃上，其余两个吸盘放松，此时，气缸推出，在四杆机构的带动下，机器人向上迈一步，此向上一步结束后，四个吸盘同时吸附于玻璃墙面上，防止跌落，然后左上角和右下角吸盘产生真空而吸附于玻璃上，其余两个吸盘放松，此时，气缸回缩，在四杆机构的带动下，机器人又向上迈一步，此向上一步结束后，四个吸盘同时吸附于玻璃墙面，完成一次向上爬行的循环。如果继续向上爬行，则重复以上循环过程。同理，若实现机器人下爬动作，则令右上角和左下角吸盘吸附时，气缸回缩，实现下爬一步，爬完此步后，四个吸盘同时吸附，防止跌落，然后左上角和右下角吸盘吸附于玻璃上，气缸伸出，实现再向下一步，爬完此步后，四个吸盘同时吸附，防止跌落，完成一次向下爬行的循环，若要继续下爬，则重复以上过程。机器人可以实现顺时针转弯动作，上侧两个盘吸附时，下侧两个吸盘放松，同时气缸伸出，在四杆机构的带动下，机器人实现了顺时针旋转一步，转完此步后，四个吸盘同时吸附，防止跌落，然后下侧两个吸盘吸附，上侧两个吸盘放松，同时气缸回缩，在四杆机构的带动下，机器人又实现了顺时针旋转一步，然后四个吸盘同时吸附，这样完成了一个顺时针旋转的循环，若要继续顺时针旋转，则重复以上过程。同理，可以实现逆时针旋转，上侧两个盘吸附时，下侧两个吸盘放松，同时气缸回缩，在四杆机构的带动下，机器人实现了逆时针旋转一步，转完此步后，四个吸盘同时吸附，防止跌落，然后下侧两个吸盘吸附，上侧两个吸盘放松，同时气缸伸出，在四杆机构的带动下，机器人又实现了逆时针旋转一步，然后四个吸盘同时吸附，这样完成了一个逆时针旋转的循环，若要继续逆时针旋转，则重复以上过程。在以上无论上爬、下爬、左转、右转的过程中，由控制器控制电动机带动擦拭盘旋转，实现对玻璃的擦拭。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“优选地”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点，包含于本发明的至少一个实施例或示例中，在本说明书中对于上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或者示例中以合适方式结合。

通过上述的结构和原理的描述，所属技术领域的技术人员应当理解，本发明不局限于上述的具体实施方式，在本发明基础上采用本领域公知技术的改进和替代均落在本发明的保护范围，应由各权利要求限定之。

Claims (4)

1.一种气动高空擦玻璃机器人，其特征在于：它包括用于产生动力及真空的气动真空模块(1)，用于实现爬行动作的爬行模块(2)，用于实现擦拭动作的擦拭模块(3)，用于对以上各所述模块进行控制的控制模块(4)；所述气动真空模块(1)包括的元件有气源装置(5)、真空器(6)、真空气路切换装置(7)、气路(8)以及四个真空吸盘(9、10、13、14)，所述元件之间通过气路进行相连；所述爬行模块(2)包括的元件有两套四杆机构(11)、换向阀(15)以及气缸(12)；换向阀(15)与气缸(12)之间通过气路相连，四杆机构(11)由气缸(12)驱动；应用所述换向阀(15)改变气缸(12)的伸出或回缩，推动四杆机构(11)实现类似于四足动物的爬行的动作；所述擦拭模块(3)包括的元件有擦拭盘(16)以及电机(17)；所述控制模块(4)由PLC或单片机构成。

2.根据权利要求1所述的气动高空擦玻璃机器人，其特征在于：应用所述真空器(6)及真空气路切换装置(7)，使真空吸盘(9、10、13、14)交替吸附于玻璃墙面上，实现类似于四足动物的四足交替接触地面的动作。

3.根据权利要求2所述的气动高空擦玻璃机器人，其特征在于：所述擦拭盘(16)由电机(17)驱动，以实现正转、反转、停转，并且速度可调。

4.根据权利要求3所述的气动高空擦玻璃机器人，其特征在于：编制PLC程序或单片机程序输入所述控制模块(4)，实现对所述各模块(1、2、3)进行控制。