CN104146650A - 擦窗机器人及其安全吸附装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种擦窗机器人及其安全吸附装置，擦窗机器人包括机器人本体（3）及安全吸附装置（1、2），机器人本体与安全吸附装置之间通过安全绳（4）连接；安全吸附装置包括吸附本体（11、21）、绕线圈（12、22）和固定柱（13、23），吸附本体一面为吸附面（111、211），另一面为安装面（112、212）；绕线圈外缘连接安全绳，安全绳能够绕合在绕线圈外缘上，所述绕线圈能够转动地安装在所述安装面上，并通过弹性伸缩单元与所述吸附本体卡接。本发明可分解冲击能量，降低冲击过程中对吸附本体的拉力，提高擦窗机器人在工作过程中的安全性。

Description

擦窗机器人及其安全吸附装置

技术领域

本发明涉及清洁机器人领域，尤其与清洁机器人的安全保障结构有关。

背景技术

随着科技的飞速进步和人类生活需求的升级，机器取代人力已经成为大势所趋，因此现代社会出现了各种各样的机器人。在这些机器人中，清洁机器人占有很大的比重，清洁机器人可以帮助人们清理地面、墙面、玻璃门窗等。其中的擦窗机器人，由于可以取代手工擦窗成为家庭生活的新宠儿。传统的擦窗不但耗费体力，而且对于高楼擦窗来说存在着极大的安全隐患，擦窗机器人可以解决上述问题，把人类从该项繁重且危险的工作中解放出来。但是，由于擦窗机器人通常是在立面上行走工作，因此擦窗机器人受自重影响存在坠落的危险。

目前，擦窗机器人是依靠机器人靠近玻璃表面的吸附装置吸附在玻璃表面，并可进行行走和自动清洁。但是由于存在许多不确定因素，诸如真空泵出现故障，真空吸盘被划伤而漏气等，都可能导致机器人从高处坠落而损坏，还可能会砸毁砸伤下方的行人和物品，带来不可估量的损失。因此，目前的擦窗机器人需要通过一根安全绳连接安全吸盘的绕线圈，绕线圈可相对安全吸盘自由转动，安全吸盘吸附在玻璃上。在擦窗机器人发生意外坠落时，绕线圈相对安全吸盘转动放绳，并最终拉住向下坠落的擦窗机器人，以保证擦窗机器人本身及其下方人与物的安全。然而，由于擦窗机器人突然坠落时，会产生非常大的冲力，在安全绳迅速释放后，安全吸盘有可能承受不住擦窗机器人巨大冲击产生的拉力，与擦窗机器人一并坠落，从而无法保证擦窗机器人操作过程中的安全，无法免除人们在使用擦窗机器人中的忧虑，影响擦窗机器人的市场发展。

发明内容

针对上述问题，本发明提供一种擦窗机器人及其安全吸附装置，能够有效地提高擦窗机器人在工作过程中的安全性，而且结构简单、使用方便，不会大幅提高擦窗机器人的使用成本和制作成本。

本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：

一种安全吸附装置，包括：

吸附本体，所述吸附本体一面为吸附面，另一面为安装面；

绕线圈，所述绕线圈外缘连接安全绳，所述安全绳能够绕合在所述绕线圈外缘上，所述绕线圈能够转动地安装在所述安装面上，并通过弹性伸缩单元与所述吸附本体卡接。

本发明中，绕线圈能够转动地安装在安装面上，并通过弹性伸缩单元与吸附本体卡接，因此绕线圈在受力放绳时顶靠弹性伸缩单元，与吸附本体脱开连接，在绳索拉力作用下发生转动，并在转动过程中持续克服弹性伸缩单元弹性力，从而可将冲击能量分解为绕线圈的转动动能、弹性伸缩单元的弹性蓄能以及绕线圈通过固定柱对吸附本体的冲击能量三部分，大大降低冲击过程中对吸附本体的拉力，有效地提高擦窗机器人在工作过程中的安全性，而且本发明结构简单、使用方便，不会大幅提高擦窗机器人的使用成本和制作成本。

优选的，所述弹性伸缩单元包括抵靠件和弹簧，所述绕线圈设置有与所述抵靠件相配的滑窝，所述吸附本体的所述安装面上设置有容置孔，所述弹簧设置在所述容置孔中，所述抵靠件压靠在所述弹簧的一端，所述抵靠件的一部分能够分合地配装在所述滑窝中。本发明通过抵靠件和弹簧实现弹性伸缩，无需增加其他结构，结构简单、成本低廉、方便操作使用。

优选的，所述抵靠件包括完整或部分的球体，所述滑窝为部分球窝。抵靠件与滑窝之间通过球体与球窝配合，便于脱开与扣合，降低在绕线圈转动过程中发生的磨损，提高绕线圈及抵靠件的使用寿命。

优选的，所述滑窝的深度为所述球体直径的1/6-2/3。该种尺寸比例的配合，可保证抵靠件与滑窝之间具有较好的扣合度，并易于脱开。

优选的，还包括固定柱，所述固定柱套装在所述绕线圈内，所述固定柱一端固定连接所述吸附本体，另一端通过凸缘压靠所述绕线圈远离所述吸附本体的一端端面。通过固定柱将绕线圈安装在吸附本体上，结构简单，便于装配和操作，制作成本低廉，而且使用可靠。

优选的，所述抵靠件为止转块，所述止转块卡接所述绕线圈的一面上设置多个半球形凸起，所述凸起与所述滑窝配合，所述容置孔为一导槽，所述弹簧数量为一个，与所述止转块一起仅能够沿轴向滑动地套装在所述导槽内。通过止转块及其上的多个半球形凸起实现抵靠件的功能，并仅使用一个弹簧，使得本发明在生产装配过程中工艺更加简单，客观上降低了生产成本。

优选的，所述绕线圈靠近所述吸附本体的一面上设置有凹槽，所述滑窝设置在所述凹槽的底面上。该凹槽的设置可降低绕线圈与吸附本体装配后的轴向长度，使得产品更加小巧、便携和美观。

优选的，所述容置孔为N个盲孔，所述抵靠件为N个转珠，所述弹簧数量为N个，每个所述转珠与每个所述弹簧一一对应且能够伸缩地套装在每个所述盲孔内，所述滑窝设置在所述绕线圈靠近所述吸附本体的端面上，其中N≥1。通过转珠与弹簧的配合实现弹性伸缩，均采用标准件，容易实现标准化，而且方便对现有产品进行改造升级。

优选的，所述盲孔与所述滑窝均为中心对称均匀分布。均匀分布的盲孔和滑窝可使得弹性力和转动力的分布更加均匀，避免发生偏置现象，增大磨损，而且均匀分布的结构更加方便生产制造。

本发明所要解决的技术问题还通过如下技术方案实现：

一种擦窗机器人，包括机器人本体，还包括如上所述的安全吸附装置，所述机器人本体与所述安全吸附装置之间通过所述安全绳连接。

本发明的擦窗机器人通过安全吸附装置作为终极安全保障，安全性大大提高，可免除人们在使用擦窗机器人中的忧虑，从而推动擦窗机器人的市场发展。

附图说明

图1为本发明安全吸附装置第一实施例的分解结构示意图；

图2为本发明安全吸附装置第二实施例的分解结构示意图；

图3为本发明擦窗机器人的结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种擦窗机器人及其安全吸附装置，该擦窗机器人可对玻璃表面进行擦拭清洁，安全吸附装置作为擦窗机器人的终极安全保护，可有效提高擦窗机器人的作业安全，有利于推动擦窗机器人的市场发展。

下面首先结合附图对本发明的安全吸附装置的两个实施例进行展开说明。

第一实施例：

图1为本发明安全吸附装置第一实施例的分解结构示意图。如图1所示，本实施例提供的安全吸附装置1包括吸附本体11、绕线圈12、固定柱13、止转块14和弹簧15。吸附本体11用于吸附在玻璃面（但不限于玻璃面）上，绕线圈12用于连接安全保障的物体，固定柱13用于将绕线圈12安装在吸附本体11上，止转块14和弹簧15实现绕线圈12与吸附本体11的弹性卡接。其中，绕线圈12在吸附本体11上的安装并不限于使用固定柱13，也可使用卡簧等结构来实现。

吸附本体11包括吸附面111和安装面112，吸附面111和安装面112位于吸附本体11相反方向的两面。吸附面111由一真空吸盘形成，贴靠在窗户的玻璃面上（通常为室内的玻璃面，但不限于此），通过抽真空，与玻璃面之间形成较大的吸附力。

安装面112上向上延伸形成一凸台1121，该凸台1121内部为中空，并加工成花键结构，成为一导槽1122。在导槽1122的中心位置向上延伸形成一导柱1123，导柱1123上加工有螺纹孔。凸台1121外缘形状与内部导槽1122的花键结构相当，可通过注塑形成。导柱1123的高度略高于凸台1121，以便安装固定柱13。

绕线圈12包括上缘121、下缘122和立柱123，上缘121、下缘122和立柱123共同在绕线圈12外缘上形成一线槽，以便于绕线。绕线圈12设置有中心孔124，以便于穿过固定柱13。在立柱123内设置有凹槽（图中未示出），装配时，凸台1121套设在所述凹槽内，以降低安全吸附装置1的轴向长度，中心孔124位于该凹槽的中心位置。在该凹槽的底面上设有8个滑窝125，该滑窝125为半球形，数量不限于8个，需根据实际需要设定。滑窝125与止转块14上的凸起141相配，滑窝125的深度为凸起141直径的1/6-2/3。在该滑窝125与凹槽底面连接处可设置倒角或圆角，以方便与凸起141卡接配合。

绕线圈12的上缘121和下缘122对应位置上还加工有孔，以穿过卡线固定柱17，卡线固定柱17用于卡放安全绳，并通过锁柱18和锁片19锁定在绕线圈12上。

固定柱13为一螺柱，端头加工有十字槽，以便于操作。固定柱13的外螺纹与导柱1123上螺纹孔的内螺纹相配，固定柱13在装配时还在与绕线圈12之间设置一垫片16，以减少绕线圈12和固定柱13之间的直接磨损。

止转块14为一倒扣的盘状结构，且止转块14向下延伸外缘也为花键结构，与导槽1122相配合，以使得止转块14相对凸台1121仅能轴向滑动，不能转动。止转块14的上端面上向上凸设有8个凸起141，与绕线圈12上的滑窝125相配。凸起141与止转块14上端面连接处也可根据需要加工倒角或圆角，以方便与滑窝125卡接配合。在止转块141的中心位置还加工有通孔142，以便于穿过固定柱13和导柱1123。

弹簧15为压缩弹簧，压靠在止转块14和安装面112之间，并套装在止转块14和导槽112内，内部套装在导柱1123上。止转块14向下延伸的外缘和导柱1123限制弹簧15径向移动，弹簧15仅能轴向压缩和拉伸。

本实施例的工作过程如下所述：使用本发明的安全吸附装置前，在绕线圈12的线槽内缠绕绳索，绳索另一端连接需保护的物体。当该物体坠落时，拉动绳索，进行放绳。放绳过程中，绳索对绕线圈12产生拉力，并拉动绕线圈12产生相对凸台1121转动的转矩，此时滑窝125径向压靠凸起141，绕线圈12在相对凸起141发生径向移动时，轴向通过凸起141压靠弹簧15，使得弹簧15轴向压缩，在该转矩持续增大时，滑窝125将脱开凸起141，从而使得绕线圈12脱离吸附本体11的径向束缚，此时绕线圈12相对凸台1121发生转动。绕线圈12在发生转动时，弹簧15始终处于压缩状态，弹簧15产生的弹性力使得止转块14上的凸起141始终在轴向上顶靠绕线圈12的凹槽底面，阻止绕线圈12的转动。绕线圈12在转动过程中持续克服弹簧15产生的弹性力，从而可将冲击能量分解为绕线圈12的转动动能、弹簧15的弹性蓄能以及绕线圈12通过固定柱13对吸附本体11的冲击能量三部分，大大降低物体坠落过程中对吸附本体11的拉力。

在本实施例中，固定柱13可以通过以下结构来替代：延长导柱1123，并在导柱1123上靠近最上端的位置上加工卡槽，然后在该卡槽中安装卡片或卡簧，以压靠绕线圈12，实现绕线圈12在吸附本体11上的安装。

另外，也可对应省略止转块14和凸台1121，在导柱1123或固定柱13的周向上加工多个盲孔，并在该多个盲孔中安装小弹簧和转珠，对应地在绕线圈12的中心孔124内壁上加工多个滑窝，与上述转珠相配合，从而实现绕线圈12与吸附本体11之间径向上的弹性卡接。

如上所述的两种补充结构，也可延长固定柱13，并在吸附本体11上加工螺纹孔，从而实现固定柱13与吸附本体11直接连接，从而取代导柱1123，而且可在该固定柱13轴向的光面上加工上述多个盲孔，从而通过固定柱13实现吸附本体11与绕线圈12的弹性卡接。

第二实施例：

图2为本发明安全吸附装置第二实施例的分解结构示意图。如图2所示，本实施例提供的安全吸附装置2包括吸附本体21、绕线圈22、固定柱23、多个转珠24和多个弹簧25。

吸附本体21包括吸附面211和安装面212，吸附面211和安装面212位于吸附本体21相反方向的两面。吸附面211由一真空吸盘形成，贴靠在窗户的玻璃面上（通常为室内的玻璃面，但不限于此），通过抽真空，与玻璃面之间形成较大的吸附力。

安装面212上加工有多个盲孔213，该盲孔213中心对称均匀分布，用来容置弹簧25，因此与弹簧25尺寸相配。盲孔213的深度应使得容置弹簧25和转珠24后，转珠24部分露出。安装面212上还加工有螺纹孔（图中未示出），以方便与固定柱23螺纹连接。

绕线圈22包括上缘221、下缘222和立柱223，上缘221、下缘222和立柱223共同在绕线圈22外缘上形成一线槽，以便于绕线。绕线圈22设置有中心孔224，以便于穿过固定柱23。在下缘222的下底面上加工有多个滑窝225，该滑窝225为半球形，数量与盲孔213一致，并对应转珠24和弹簧25，容置转珠24的1/6-2/3。在该滑窝225与下缘222的下底面连接处可设置倒角或圆角，以方便与转珠24配合卡接，实现吸附本体21与绕线圈22的卡接。

绕线圈22的绕线结构此处从略。

固定柱23为一螺柱，固定柱23的外螺纹与吸附本体21的安装面212上的螺纹孔的内螺纹相配。在两者螺纹连接后，将转珠24和弹簧25依次压靠在盲孔213和滑窝225内部，且一一对应。完成装配后，绕线圈22的下缘222的下底面与吸附本体21的安装面212之间具有一定间隙。

转珠24为球体，数量应等于或多于滑窝225和盲孔213。一般使用6-10个，转珠24的数量根据实际需要来确定。

弹簧25为压缩弹簧，和转珠24一起压靠在滑窝225和盲孔213之间。滑窝225和盲孔213限制弹簧25径向移动，弹簧25仅能轴向压缩和拉伸。

本实施例的工作过程如下所述：使用本发明的安全吸附装置前，在绕线圈22的线槽内缠绕安全绳4，安全绳4另一端连接需保护的物体。当该物体坠落时，拉动安全绳4，进行放绳。放绳过程中，安全绳4对绕线圈22产生拉力，并拉动绕线圈22产生相对固定柱23转动的转矩，此时滑窝225径向压靠转珠24，绕线圈22相对转珠24发生径向移动时，轴向通过转珠24压靠弹簧25，使得弹簧25轴向压缩，在该转矩持续增大时，滑窝225将脱出转珠24，从而使得绕线圈22脱离吸附本体21的径向束缚，此时绕线圈22相对固定柱23发生转动。绕线圈22在发生转动时，弹簧25始终处于压缩状态，弹簧25产生的弹性力使得转珠24始终在轴向上顶靠绕线圈22的下缘222底面，阻止绕线圈22的转动。绕线圈22在转动过程中持续克服弹簧25产生的弹性力，从而可将冲击能量分解为绕线圈22的转动动能、弹簧25的弹性蓄能以及绕线圈22通过固定柱23对吸附本体21的冲击能量三部分，大大降低物体坠落过程中对吸附本体21的拉力。

下面首先结合附图对本发明的擦窗机器人进行展开说明。

图3为本发明擦窗机器人的结构示意图。如图3所示，本发明的擦窗机器人包括机器人本体3，机器人本体3上设置有工作吸盘31和行走履带32。工作吸盘31可将机器人本体3吸附在玻璃5上，如果清洁玻璃5的外面，机器人本体3吸附在玻璃5外面，如果需要清洁玻璃5的内面，机器人本体3则吸附在玻璃5内面，本实施例中吸附在玻璃5的外面。工作履带32可使得机器人本体3在玻璃5上行走，以清洁玻璃5的不同位置。

机器人本体3上连接一安全绳4，该安全绳4的另一端连接在安全吸附装置2上。本实施例中，安全吸附装置2的结构与第二实施例相同，也包括吸附本体21、绕线圈22、固定柱23、转珠24和弹簧25，其作用如上所述，在此不再赘述。

机器人本体3在工作吸盘31意外故障失效后而发生坠落时，通过安全绳4连接到安全吸附装置2，安全吸附装置2在机器人本体3坠落的同时放绳，并通过绕线圈22克服弹簧25弹性力转动来缓冲，从而降低机器人本体3坠落时对吸附本体21的直接拉力，避免吸附本体21从玻璃5内面（也可根据实际需要吸附在玻璃5的外面上）上脱开，提高擦窗机器人使用的安全性，更加有利于推动擦窗机器人的市场发展。

以上实施例仅用以说明本发明而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种安全吸附装置，其特征在于，包括：

吸附本体（11、21），所述吸附本体（11、21）一面为吸附面（111、211），另一面为安装面（112、212）；

绕线圈（12、22），所述绕线圈（12、22）外缘连接安全绳（4），所述安全绳（4）能够绕合在所述绕线圈（12、22）外缘上，所述绕线圈（12、22）能够转动地安装在所述安装面（112、212）上，并通过弹性伸缩单元与所述吸附本体（11、21）卡接。

2.如权利要求1所述的安全吸附装置，其特征在于，所述弹性伸缩单元包括抵靠件（14、24）和弹簧（15、25），所述绕线圈（12、22）上设置有与所述抵靠件（14、24）相配的滑窝（125、225），所述吸附本体（11、21）的所述安装面（112、212）上设置有容置孔（1122、213），所述弹簧（15、25）设置在所述容置孔（1122、213）中，所述抵靠件（14、24）压靠在所述弹簧（15、25）的一端，所述抵靠件（14、24）的一部分能够分合地配装在所述滑窝（125、225）中。

3.如权利要求2所述的安全吸附装置，其特征在于，所述抵靠件（14、24）包括完整或部分的球体，所述滑窝（125、225）为部分球窝。

4.如权利要求3所述的安全吸附装置，其特征在于，所述滑窝（125、225）的深度为所述球体直径的1/6-2/3。

5.如权利要求1所述的安全吸附装置，其特征在于，还包括固定柱（13、23），所述固定柱（13、23）套装在所述绕线圈（12、22）内，所述固定柱（13、23）一端固定连接所述吸附本体（11、21），另一端通过凸缘压靠所述绕线圈（12、22）远离所述吸附本体（11、21）的一端端面。

6.如权利要求2所述的安全吸附装置，其特征在于，所述抵靠件为止转块（14），所述止转块（14）卡接所述绕线圈（12）的一面上设置多个半球形凸起（141），所述凸起（141）与所述滑窝（125）配合，所述容置孔为一导槽（1122），所述弹簧（15）数量为一个，与所述止转块（14）一起仅能够沿轴向滑动地套装在所述导槽（1122）内。

7.如权利要求6所述的安全吸附装置，其特征在于，所述绕线圈（12）靠近所述吸附本体（11）的一面上设置有凹槽，所述滑窝（125）设置在所述凹槽的底面上。

8.如权利要求2所述的安全吸附装置，其特征在于，所述容置孔为N个盲孔（213），所述抵靠件为N个转珠（24），所述弹簧（25）数量为N个，每个所述转珠（24）与每个所述弹簧（25）一一对应且能够伸缩地套装在每个所述盲孔（213）内，所述滑窝（225）设置在所述绕线圈（22）靠近所述吸附本体（21）的端面上，其中N≥1。

9.如权利要求8所述的安全吸附装置，其特征在于，所述盲孔（213）与所述滑窝（225）均为中心对称均匀分布。

10.一种擦窗机器人，包括机器人本体（3），其特征在于，还包括如权利要求1-9任一所述的安全吸附装置（1、2），所述机器人本体（3）与所述安全吸附装置（1、2）之间通过所述安全绳（4）连接。