CN105411468A - 智能攀爬清洁机器人 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种能够用于多种被擦拭体的智能攀爬清洁机器人，其具有机器人本体、履带和中央控制器，在机器人本体的内部形成有多个气压仓，气压仓在机器人本体的底部形成开口，在机器人本体上安装有对气压仓进行的气压进行调节的气压调节机构，气压调节机构包括旋转电机以及与旋转电机连接的叶片，履带安装在机器人本体的底部，位于多个气压仓的两侧，用于使智能攀爬清洁机器人前进或后退，中央控制器安装在机器人本体中对智能攀爬清洁机器人的整体进行控制。

Description

智能攀爬清洁机器人

技术领域

本发明涉及一种智能攀爬清洁机器人。

背景技术

随着城镇化得提速，高层建筑的不断增多，高层建筑中的窗户外侧清洁日益迫切。当前通常通过人工进行清洁，这样的人工清洁存在极大的人身危险。另外，许多场馆的建筑设计为了美观采用了大面积的玻璃外墙，增加了清洁困难，而且采用人工擦拭耗时较长，因此急需机械化智能化的工具代替人工。

目前国内并没有太多关于攀爬清洁机器人的相关技术。其中虽然有部分攀爬机器人，但是多集中于容易攀爬的结构，比如风电塔杆(公开号CN102887186B)，管道内壁(公开号CN103615630B)，粗糙壁面(公开号CN104354780A)都能，这些情况下都容易通过机械结构的设计形成合适的抓力来完成攀爬。这些不适于对在玻璃面或者外墙面上缺少抓握的物体表面上攀爬。

另外，当前的市场上开始出现少量的用于玻璃擦拭的攀爬机器人。但是目前的该技术仍处于起步阶段，仍然存在不少如下的问题，1)只能擦拭一面窗户，不能翻越窗框，需要人工取下再安装到另外一面窗户上，从而使得用户体验性差，该机器人不是用于窗户面较多的场合，2)目前机器人采用电磁吸附技术或静态气压吸附技术，前者操作困难，不能用于较厚玻璃，后者要求玻璃面平整不能有波纹花样，这些要求限制了目前机器人的使用，3)目前的机器人对于玻璃面水分有一定的要求，如果水分太多，机器人将会打滑甚至脱落。因此，当前的攀爬机器人对被擦拭体的要求比较高，使用范围窄，工作效率低。

发明内容

本发明是针对现有技术中存在的问题而提出的，其目的在于提供一种能够用于多种被擦拭体的智能攀爬清洁机器人。

为实现本发明的目的采用如下的技术方案。

技术方案1的智能攀爬清洁机器人，具有机器人本体、履带和中央控制器，在所述机器人本体的内部形成有多个气压仓，所述气压仓在所述机器人本体的底部形成开口，在所述机器人本体上安装有对所述气压仓的气压进行调控的气压调节机构气压调节机构，所述气压调节机构包括旋转电机以及与所述旋转电机连接的叶片，所述履带安装在所述机器人本体的底部，位于多个所述气压仓的两侧，用于使所述智能攀爬清洁机器人前进或后退，所述中央控制器安装在所述机器人本体中对所述智能攀爬清洁机器人的整体进行控制。

技术方案2的智能攀爬清洁机器人，在技术方案1的智能攀爬清洁机器人中，所述履带与履带驱动电机连接，所述履带由底层、防滑层以及位于所述底层和所述防滑层之间的柔性电极构成。

技术方案3的智能攀爬清洁机器人，在技术方案1或2的智能攀爬清洁机器人中，所述机器人本体具有多个，多个所述机器人本体并排排列且通过跨越控制机构连接，所述跨越控制机构包括障碍检测装置、将相邻的所述机器人本体连接的机械臂以及驱动所述机械臂转动的多个机械臂驱动电机，所述机械臂的一端经由所述机械臂驱动电机与一个所述机器人本体的底面的在行进方向上的一端连接，所述机械臂的另一端经由所述机械臂驱动电机与另一个所述机器人本体的底面的在行进方向上的另一端连接，所述障碍检测装置设置在所述机器人本体的外周壁上，在所述障碍物检测装置检测出存在障碍物时，所述中央控制器驱动所述机械臂驱动电机通过所述机械臂抬升使一部分机器人本体上升或下降。

技术方案4的智能攀爬清洁机器人，在技术方案2的智能攀爬清洁机器人中，所述机器人本体具有2个，位于2个所述机器人本体的底部的履带中的外侧的2个履带为主动履带，位于2个所述机器人本体的底部的履带中的内侧的2个履带为从动履带。

技术方案5的智能攀爬清洁机器人，在技术方案4的智能攀爬清洁机器人中，通过1个气压调节机构对多个所述气压仓的气压进行调节。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果。

根据技术方案1的智能攀爬清洁机器人，其具有机器人本体、履带和中央控制器，在机器人本体的内部形成有多个气压仓，通过气压调节机构对气压仓的气压进行调节，在机器人本体的底部安装履带，使智能攀爬清洁机器人前进或后退。

通过这样的智能攀爬清洁机器人，在工作过程中，旋转电机带动叶片进行高速旋转，从而在底部形成高速气流，于是将会产生气压差，以及随之而来的吸附力。与当前的多采用的静态气压吸附方式相比，静态气压吸附需要严格保证气腔的气密性，所以不能适用于凹凸不平的表面，而本发明的动态气压吸附的方法，可以在气密性不是很好的时候仍然保持足够的吸力，所以可以用于凹凸不平的表面，拓宽攀爬机器人的工作范围。

另外，与当前的使用的电磁吸附方式相比，电磁智能作用在铁磁性物质表面，所以如果想吸附在玻璃上的话需要在玻璃的两面同时施加相反极性的电磁，从而产生支持力，但是这要求在玻璃的两个表面同时能够接触到，这样不能够擦拭某些只能接触到一个表面的玻璃。本发明采用的空气吸附方法不存在此项问题，其工作只要求接触到玻璃的一个表面即可。

另外，由于在机器人本体的底部分成多个独立的气压仓，所以当经过裂缝或者通孔时，在该裂缝或者通孔的单个气压仓的气压会突然降低，该机器可以只关闭该气压仓，保持其他气压仓的正常吸力，从而保持整个机器人本体的强大吸附力，不会因为单个小裂缝或者通孔导致整体的失效。

因此，本发明的智能攀爬清洁机器人能够对具有花纹或表面不平整的玻璃进行擦拭，能够适用更多的情况，应用范围广。

另外，根据技术方案2的智能攀爬清洁机器人，履带底层、防滑层以及位于底层和防滑层之间的柔性电极构成。这样通过电极释放电压，从而在履带上能够产生较强的吸附力，此时在玻璃表面比较湿润的情况下，也能够保证智能攀爬清洁机器人可靠地吸附在玻璃上，防止打滑，因此进一步扩大了玻璃的适用范围，应用更广。

另外，根据技术方案3的智能攀爬清洁机器人，机器人本体具有多个，这些机器人本体并排排列且通过跨越控制机构连接，跨越控制机构包括机械臂以及机械臂驱动电机，机械臂的一端经由机械臂驱动电机与一个机器人本体的底面的在行进方向上的一端连接，机械臂的另一端经由机械臂驱动电机与另一个机器人本体的底面的在行进方向上的另一端连接。

通过这样的跨越控制机构，跨越机构采用两个电机驱动的机械臂以跨越窗框。在跨越过程中，通过布置于机器人本体的四周和下方的红外测距以及接触传感器检测障碍物(窗框)的位置，控制器控制两个电机相互配合，保持一个机器人本体的吸附，抬升另一个机器人本体的，跨越过后的本体将会吸附在新的玻璃或者墙面上，原有表面的机器人本体被移送过来，从而实现障碍物的跨越。

从而与现有技术相比，本发明的智能攀爬清洁机器人能够翻阅窗框等障碍物，不需要人工取下再安装到另外的窗户上，能够进行连续进行擦拭，工作效率高。

另外，根据技术方案4的智能攀爬清洁机器人，机器人本体具有2个，外侧的履带为主动履带，内侧的履带为从动履带。从而能够使用最少的履带驱动电机实现行走，减轻智能攀爬清洁机器人整体的重量，更加易于吸附，稳定性更高，成本更低。

另外，根据技术方案5的智能攀爬清洁机器人，通过1个气压调节机构对多个气压仓的气压进行调节。这样能够在实现稳定的调压的情况下，减少气压调节机构的数量，进一步降低了智能攀爬清洁机器人整体的重量，增加了稳定性，降低了成本。

附图说明

图1是表示本发明的智能攀爬清洁机器人的俯视示意图。

图2是表示本发明的智能攀爬清洁机器人的仰视示意图。

图3是表示本发明的智能攀爬清洁机器人的侧视示意图。

图4是表示本发明的智能攀爬清洁机器人的动态吸附方式的原理图。

图5是表示本发明的智能攀爬清洁机器人的履带的放大结构示意图。

图6是表示本发明的智能攀爬清洁机器人的跨越控制机构的原理示意图。

具体实施方式

下面，基于附图说明作为本发明的一个例子的智能攀爬清洁机器人。

图1是表示本发明的智能攀爬清洁机器人的俯视示意图。图2是表示本发明的智能攀爬清洁机器人的仰视示意图。图3是表示本发明的智能攀爬清洁机器人的侧视示意图。图4是表示本发明的智能攀爬清洁机器人的动态吸附方式的原理图。图5是表示本发明的智能攀爬清洁机器人的履带的结构示意图。图6是表示本发明的智能攀爬清洁机器人的跨越控制机构的原理示意图。

如图1至图6所示，本发明的智能攀爬清洁机器人具有机器人本体10、履带20和中央控制器(未图示)。

在机器人本体10的内部形成有多个气压仓11，气压仓11在机器人本体10的底部形成开口，在机器人本体10上安装有对气压仓11的气压进行调节的气压调节机构30，气压调节机构30包括旋转电机以及与旋转电机连接的叶片，另外，还可以使用电磁阀进行辅助调节。

履带20安装在机器人本体10的底部，位于多个气压仓11的两侧，用于使智能攀爬清洁机器人前进或后退。

中央控制器安装在机器人本体中对智能攀爬清洁机器人的整体进行控制。

根据上述的智能攀爬清洁机器人，其具有机器人本体、履带和中央控制器，在机器人本体的内部形成有多个气压仓，通过气压调节机构对气压仓的气压进行调节，在机器人本体的底部安装履带，使智能攀爬清洁机器人前进或后退。

通过这样的智能攀爬清洁机器人，在工作过程中，旋转电机带动叶片进行高速旋转，从而在底部形成高速气流，于是将会产生气压差，以及随之而来的吸附力。与当前的多采用的静态气压吸附方式相比，静态气压吸附需要严格保证气腔的气密性，所以不能适用于凹凸不平的表面，而本发明的动态气压吸附的方法，可以在气密性不是很好的时候仍然保持足够的吸力，所以可以用于凹凸不平的表面，拓宽攀爬机器人的工作范围。

另外，与当前的使用的电磁吸附方式相比，电磁智能作用在铁磁性物质表面，所以如果想吸附在玻璃上的话需要在玻璃的两面同时施加相反极性的电磁，从而产生支持力，但是这要求在玻璃的两个表面同时能够接触到，这样不能够擦拭某些只能接触到一个表面的玻璃。本发明采用的空气吸附方法不存在此项问题，其工作只要求接触到玻璃的一个表面即可。

另外，由于在机器人本体的底部分成多个独立的气压仓，所以当经过裂缝或者通孔时，在该裂缝或者通孔的单个气压仓的气压会突然降低，该机器可以只关闭该气压仓，保持其他气压仓的正常吸力，从而保持整个机器人本体的强大吸附力，不会因为单个小裂缝或者通孔导致整体的失效。

因此，本发明的智能攀爬清洁机器人能够对具有花纹或表面不平整的玻璃进行擦拭，能够适用更多的情况，应用范围广。

另外，履带20与履带驱动电机连接，履带20可以由底层21、防滑层22以及位于底层21和防滑层22之间的柔性电极23构成。例如，底层由普通履带橡胶和纤维组成，中间层由柔性电极组成(超薄的金属箔切割而成或者导电性液体印刷而成)，最外层是绝缘性的防滑橡胶。通过给电极施以0.4到5kV的高压电，将会产生较强的吸附力。这样通过电极释放电压，从而在履带上能够产生较强的吸附力，此时在玻璃表面比较湿润的情况下，也能够保证智能攀爬清洁机器人可靠地吸附在玻璃上，防止打滑，因此进一步扩大了玻璃的适用范围，应用更广。

另外，机器人本体10可以具有多个，多个机器人本体10并排排列且通过跨越控制机构40连接，跨越控制机构40包括障碍检测装置、将相邻的机器人本体连接的机械臂41以及驱动机械臂41转动的多个机械臂驱动电机42。

机械臂41的一端经由机械臂驱动电机42与一个机器人本体10的底面的在行进方向上的一端连接，机械臂41的另一端经由机械臂驱动电机42与另一个机器人本体10的底面的在行进方向上的另一端连接。

障碍检测装置设置在机器人本体的外周壁上，在障碍物检测装置检测出存在障碍物时，中央控制器驱动机械臂驱动电机通过机械臂抬升使一部分机器人本体上升或下降。

通过这样的跨越控制机构，跨越机构采用两个电机驱动的机械臂以跨越窗框。在跨越过程中，通过布置于机器人本体的四周和下方的红外测距以及接触传感器等障碍检测装置检测障碍物(窗框)M的位置，控制器控制两个电机相互配合，保持一个机器人本体的吸附，抬升另一个机器人本体的，跨越过后的本体将会吸附在新的玻璃或者墙面上，原有表面的机器人本体被移送过来，从而实现障碍物的跨越。

从而与现有技术相比，本发明的智能攀爬清洁机器人能够翻阅窗框等障碍物，不需要人工取下再安装到另外的窗户上，能够进行连续进行擦拭，工作效率高。

另外，机器人本体10可以具有2个，位于2个机器人本体10的底部的履带20中的外侧的2个履带为主动履带，位于2个机器人本体的底部的履带中的内侧的2个履带为从动履带。

具体地说，机器人驱动系统由两个电机以及四条履带组成。外侧的两个履带是主动履带，可以由电机驱动转动，靠近内侧的两个履带是从动履带，不被驱动。两个电机分别驱动两个主动履带完成机器人的各个方向的运动。机器人前进或后退时，两个主动履带同向同速运动，机器人转弯时，两个主动履带逆向或差速旋转。两个电机的运动由中央控制器进行控制。中央控制器根据由红外测距传感器以及接触传感器获得的环境信息进行路径规划，以控制机器人的前进后退和旋转。从而能够使用最少的履带驱动电机实现行走，减轻智能攀爬清洁机器人整体的重量，更加易于吸附，稳定性更高，成本更低。

另外，通过1个气压调节机构对多个气压仓的气压进行调节。这样能够在实现稳定的调压的情况下，减少气压调节机构的数量，进一步降低了智能攀爬清洁机器人整体的重量，增加了稳定性，降低了成本。

另外，本发明的智能攀爬清洁机器人，可以由2个以上相互连接的机器人本体组成，只要通过控制使机器人本体进行跨越即可。

另外，可以对应于每个气压仓设置气压调节机构，也可以通过一个气压调节机构队多个气压仓进行调压，只要能够实现动态气压吸附即可。

另外，本发明的智能攀爬清洁机器人，可以由上述的各种结构组合而成，同样能够发挥上述的效果。

以上对本发明的优选实施方式的智能攀爬清洁机器人进行了说明，但是，本发明不限定于上述具体的实施方式，只要不脱离权利要求的范围，可以进行各种各样的变形或变更。本发明包括在权利要求的范围内的各种变形和变更。

Claims (5)

1.一种智能攀爬清洁机器人，其特征在于，

具有机器人本体、履带和中央控制器，

在所述机器人本体的内部形成有多个气压仓，所述气压仓在所述机器人本体的底部形成开口，在所述机器人本体上安装有对所述气压仓气压调节机构的气压进行调控的气压调节机构，所述气压调节机构包括旋转电机以及与所述旋转电机连接的叶片，

所述履带安装在所述机器人本体的底部，位于多个所述气压仓的两侧，用于使所述智能攀爬清洁机器人前进或后退，

所述中央控制器安装在所述机器人本体中对所述智能攀爬清洁机器人的整体进行控制。

2.根据权利要求1所述的智能攀爬清洁机器人，其特征在于，所述履带与履带驱动电机连接，所述履带由底层、防滑层以及位于所述底层和所述防滑层之间的柔性电极构成。

3.根据权利要求1或2所述的智能攀爬清洁机器人，其特征在于，

所述机器人本体具有多个，多个所述机器人本体并排排列且通过跨越控制机构连接，所述跨越控制机构包括障碍检测装置、将相邻的所述机器人本体连接的机械臂以及驱动所述机械臂转动的多个机械臂驱动电机，

所述机械臂的一端经由所述机械臂驱动电机与一个所述机器人本体的底面的在行进方向上的一端连接，所述机械臂的另一端经由所述机械臂驱动电机与另一个所述机器人本体的底面的在行进方向上的另一端连接，

所述障碍检测装置设置在所述机器人本体的外周壁上，在所述障碍物检测装置检测出存在障碍物时，所述中央控制器驱动所述机械臂驱动电机通过所述机械臂抬升使一部分机器人本体上升或下降。

4.根据权利要求2所述的智能攀爬清洁机器人，其特征在于，所述机器人本体具有2个，位于2个所述机器人本体的底部的履带中的外侧的2个履带为主动履带，位于2个所述机器人本体的底部的履带中的内侧的2个履带为从动履带。

5.根据权利要求4所述的智能攀爬清洁机器人，其特征在于，通过1个气压调节机构对多个所述气压仓的气压进行调节。