CN106214084A - 一种自动攀爬式玻璃幕墙清洁机器人 - Google Patents

一种自动攀爬式玻璃幕墙清洁机器人 Download PDF

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Abstract

本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种自动攀爬式玻璃幕墙清洁机器人。它包括机器人躯体、装设于机器人躯体的尾端部的摆尾清洁装置及装设于机器人躯体的左右两侧的臂脚攀爬装置；每个臂脚攀爬装置均包括气缸驱动臂、联动臂及轴连于联动臂两端的真空吸盘，气缸驱动臂的动力输出端轴连于联动臂的中部、本体轴连于机器人躯体的左侧或右侧的中部；气缸驱动臂驱动联动臂以位于机器人躯体的头端侧的真空吸盘为中心作旋转运动。本发明通过气缸驱动臂伸缩时所产生的动力来驱动联动臂带动其中一个真空吸盘以另一个真空吸盘为中心作旋转运动，利用两个真空吸盘轮番吸附的作用实现机器人向前或向后移动，当两个真空吸盘同时吸附在幕墙上时，摆尾清洁装置动作即可对幕墙进行清洁清理。

Description

一种自动攀爬式玻璃幕墙清洁机器人
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种自动攀爬式玻璃幕墙清洁机器人。
背景技术
玻璃幕墙是当今世界最重要的装饰材料之一，已经被广泛地作为各类建筑物的户外墙体来使用，其赋予建筑物的最大特点是将建筑美学、建筑功能、建筑节能和建筑结构等因素有机地统一起来，使建筑物能够从不同角度呈现出不同的色调，随阳光、月色、灯光的变化给人以动态的美。
由于空气中的粉尘、雨水中所夹带的灰尘、飞禽的排泄物等会逐渐地沉积到建筑物的幕墙表面，从而影响幕墙的美观性及建筑物外表的清洁程度；因此，对玻璃幕墙的清洁已经越来越受到人们的关注并逐渐形成了巨大的幕墙清洗市场。
然而，目前对玻璃幕墙的清洁主要还是采用人工方式来完成的，即：将清洁人员从楼顶悬吊至建筑物的侧墙处后，由清洁人员人工对幕墙表面进行清理，此种方式不但存在整个过程清洁效率不高、危险系数大等问题，而且清洁成本偏高，也由此影响了玻璃幕墙的美观、清洁以及进一步发展的空间。
发明内容
针对上述现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种自动攀爬式玻璃幕墙清洁机器人。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种自动攀爬式玻璃幕墙清洁机器人，它包括一机器人躯体、一装设于机器人躯体的尾端部以用于对墙壁进行清洁的摆尾清洁装置以及两个对称地装设于机器人躯体的左右两侧以用于带动机器人躯体和摆尾清洁装置同时在墙壁上进行移动的臂脚攀爬装置；每个所述臂脚攀爬装置均包括气缸驱动臂、联动臂以及轴连于联动臂两端的真空吸盘，所述气缸驱动臂的动力输出端轴连于联动臂的中部，所述气缸驱动臂的本体轴连于机器人躯体的左侧或右侧的中部；所述气缸驱动臂驱动联动臂以位于机器人躯体的头端侧的真空吸盘为中心作旋转运动。
优选地，所述摆尾清洁装置包括一摆尾马达、一丝杆、一Y型波纹管、一拉伸驱动器以及两个摆臂，所述拉伸驱动器装设于机器人躯体的尾端部上并位于机器人躯体的背部侧，两个所述摆臂的头端同时通过一联轴器轴连于拉伸驱动器上，每个所述摆臂的尾端均轴连有一扫盘，所述Y型波纹管的共用端穿设于机器人躯体内、两个分支端分别与对应的扫盘相连，所述摆尾马达装设于机器人躯体的尾端部上并位于两个摆臂的头端部之间，所述丝杆的头端通过一第一万向节与摆尾马达的输出轴相连，且所述丝杆上套接有一螺纹套，每个所述摆臂的尾端部上均轴连有一拉杆，两个所述拉杆的头端均与螺纹套相连。
优选地，每个所述摆臂的尾端部上均装设有一用于驱动扫盘相对于对应的摆臂进行转动的旋转马达，每个所述扫盘的轴杆上且位于摆臂的背部均装设有一第一锥形齿，每个所述旋转马达的输出轴上均装设有一用于与对应的第一锥形齿对位啮合的第二锥形齿。
优选地，所述机器人躯体包括躯干壳体以及装设于躯干壳体的头端的液剂存储箱，所述液剂存储箱通过一贯穿于躯干壳体分布的液管与Y型波纹管的共用端相连，所述液管内装设有一用于将液剂存储箱的液剂输送至Y型波纹管内的液压泵，所述Y型波纹管的两个分支端分别连接有一液剂喷射罩，所述液剂喷射罩包覆于扫盘的其中一段圆周壁上；所述气缸驱动臂的本体轴连于躯干壳体的左侧中部或右侧中部，所述联轴器装设于躯干壳体的尾端部上并位于机器人躯体的背部侧。
优选地，所述拉伸驱动器包括装设于机器人躯体的尾端部上并位于机器人躯体的背部侧的拉伸马达、通过第二万向节装设于拉伸马达上的螺纹杆以及套接于螺纹杆上的内螺纹套筒，两个所述摆臂的头端同时通过联轴器轴连于内螺纹套筒的尾端部上。
优选地，所述机器人躯体的尾端面上还装设有一摄像头。
由于采用了上述方案，本发明通过气缸驱动臂伸缩时所产生的动力来驱动联动臂带动其中一个真空吸盘以另一个真空吸盘为中心作旋转运动，利用两个真空吸盘轮番吸附的作用实现机器人向前或向后移动，当两个真空吸盘同时吸附在幕墙上时，摆尾清洁装置动作即可对幕墙进行清洁清理；其结构简单紧凑、以吸附于幕墙上的方式实现自动爬行，无需清洁人员直接对玻璃幕墙进行清洁，在保证清洁效果的同时，也利于提高清洁效果及降低危险系数，具有很强的实用价值和市场推广价值。
附图说明
图1是本发明实施例的平面透视结构示意图；
图2是图1中A区域的局部放大示意图；
图3是本发明实施例的运动装置的运行轨迹示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以由权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
如图1至图3所示，本实施例提供的一种自动攀爬式玻璃幕墙清洁机器人，它包括一机器人躯体a、一装设于机器人躯体a的尾端部以用于对墙壁进行清洁的摆尾清洁装置b以及两个对称地装设于机器人躯体a的左右两侧以用于带动机器人躯体a和摆尾清洁装置b同时在墙壁上进行移动的臂脚攀爬装置c；其中，每个臂脚攀爬装置c均包括气缸驱动臂1、联动臂2以及轴连于联动臂2两端的真空吸盘3(其可采用目前市面上流行的具有自动抽真空和排气功能的吸盘，其主要由真空泵、转换阀和吸盘等部件构成)，气缸驱动臂1的动力输出端轴连于联动臂2的中部，气缸驱动臂1的本体则轴连于机器人躯体a的左侧或右侧的中部。在初始状态下，每个臂脚攀爬装置c中的两个真空吸盘3之间相对于机器人躯体a呈头尾直线分布的状态并且同时吸附于幕墙上；当机器人进行攀爬动作时，两个臂脚攀爬装置c作同步动作，即通过控制使位于机器人躯体a头端侧的真空吸盘3牢固地吸附在幕墙上，而位于机器人躯体a的尾端侧的真空吸盘3则释放压力以脱离幕墙(为更为清晰地描述整个机器人的运动过程，将原始状态下位于机器人躯体a头端侧的真空吸盘3定义为3a、位于尾端侧的真空吸盘3定义为3b)，此时气缸驱动臂1作推送伸出动作(即气缸的动力轴被向外推出)，从而驱动联动臂2带动真空吸盘3b以真空吸盘3a为中心作旋转运动，当真空吸盘3b到达距离机器人躯体a的极限位置时，气缸驱动臂1作拉动缩回动作(即气缸的动力轴缩回)，从而使真空吸盘3b绕过真空吸盘3a并最终位于真空吸盘3a的头端侧，而后控制真空吸盘3b吸附在幕墙上；而在气缸驱动臂1作拉动缩回动作的同时，其也同时带动位于机器人躯体a发生位置移动(即朝真空吸盘3a的头端侧运动)，如此往复即可实现机器人躯体a带动摆尾清洁装置b向前移动或向后移动；当两个真空吸盘3同时吸附于幕墙上时，摆尾清洁装置b动作以对幕墙进行清洁。
作为一个优选方案，本实施例的摆尾清洁装置b包括一摆尾马达4、一丝杆5、一Y型波纹管6、一拉伸驱动器以及两个摆臂7，其中，拉伸驱动器装设于机器人躯体a的尾端部上并位于机器人躯体a的背部侧，两个摆臂7的头端同时通过一联轴器8轴连于拉伸驱动器上，每个摆臂7的尾端均轴连有一扫盘9，Y型波纹管6的共用端穿设于机器人躯体a内、两个分支端分别与对应的扫盘9相连，摆尾马达4则装设于机器人躯体a的尾端部上并位于两个摆臂7的头端部之间，丝杆5的头端通过一第一万向节10与摆尾马达4的输出轴相连，且丝杆5上套接有一螺纹套11，每个摆臂7的尾端部上均轴连有一拉杆12，两个拉杆12的头端均与螺纹套11相连。当机器人通过真空吸盘3吸附于预定位置后，摆尾马达4带动丝杆5转动，从而使螺纹套11在丝杆5上产生位置移动，由于拉杆12的作用会使得两个摆臂7以联轴器8为基点进行相对的闭合或者展开，可使扫盘9发生位置移动，进而实现对玻璃幕墙的清理；同时，利用Y型波纹管6可为清洁药剂的供给提供通道，如在扫盘9移动的过程中，利用波纹管向扫盘9注射药剂，以使机器人的清洁功能最大化。
为进一步增强扫盘9对玻璃幕墙的擦拭效果，在每个摆臂7的尾端部上均装设有一用于驱动扫盘9相对于对应的摆臂7进行转动的旋转马达13，在每个扫盘9的轴杆上且位于摆臂7的背部均装设有一第一锥形齿14，相应地，在每个旋转马达13的输出轴上均装设有一用于与对应的第一锥形齿14对位啮合的第二锥形齿15。以此，在摆臂7自身运动的同时，也可通过对驱动马达13的启闭或正反转控制，并利用锥形齿之间的啮合效果，使扫盘9能够进行精密的正反转运动，从而利用扫盘9与玻璃幕墙紧密的贴合效果以及扫盘9在径向方向的移动和轴向方向的反复转动效果，实现对玻璃幕墙的反复擦拭清洁。
为优化整个机器人的性能，本实施例的机器人躯体a包括躯干壳体16以及装设于躯干壳体16的头端的液剂存储箱17；其中，液剂存储箱17通过一贯穿于躯干壳体16分布的液管18与Y型波纹管6的共用端相连，同时在液管18内装设有一用于将液剂存储箱17内的液剂输送至Y型波纹管6内的液压泵19，而Y型波纹管6的两个分支端则分别连接有一液剂喷射罩20，液剂喷射罩20包覆于扫盘9的其中一段圆周壁上；气缸驱动臂1的本体轴连于躯干壳体16的左侧中部或右侧中部，联轴器8装设于躯干壳体16的尾端部上并位于机器人躯体a的背部侧。以此，通过对机器人躯体a的组成结构的优化，可利用躯干壳体16为机器人的主要组成机构提供安装空间及位置，利用液剂存储箱17则可存放清洁剂等药剂，通过液压泵19和Y型波纹管6将药剂直接泵入相应的液剂喷射罩20内，以最终将药剂注入扫盘9内。
为增强摆尾清洁装置b的可调节性，以通过扩大其运动的范围来增加清洁面积，本实施例的拉伸驱动器包括拉伸马达21、通过第二万向节22装设于拉伸马达21上的螺纹杆23以及套接于螺纹杆23上的内螺纹套筒24，两个摆臂7的头端则同时通过联轴器8轴连于内螺纹套筒24的尾端部上。以此，通过拉伸马达21所提供的动力，可使螺纹杆23在内螺纹套筒24内发生位置移动，进而使摆尾清洁装置c可相对于机器人躯体a沿头端至尾端方向发生位置移动；基于此，摆臂7既可进行摆动也可进行头尾伸缩，能够有效地扩大机器人对玻璃幕墙的清洁面积。
为最大限度地丰富本实施例的机器人的实用功能，在机器人躯体a的尾端面上还装设有一摄像头25，以此，清洁人员可利用摄像头25实时摄录的作业画面来观察作业状态，保证对玻璃幕墙的清洁效果以及对机器人本身进行状态调整。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种自动攀爬式玻璃幕墙清洁机器人，其特征在于：它包括一机器人躯体、一装设于机器人躯体的尾端部以用于对墙壁进行清洁的摆尾清洁装置以及两个对称地装设于机器人躯体的左右两侧以用于带动机器人躯体和摆尾清洁装置同时在墙壁上进行移动的臂脚攀爬装置；每个所述臂脚攀爬装置均包括气缸驱动臂、联动臂以及轴连于联动臂两端的真空吸盘，所述气缸驱动臂的动力输出端轴连于联动臂的中部，所述气缸驱动臂的本体轴连于机器人躯体的左侧或右侧的中部；所述气缸驱动臂驱动联动臂以位于机器人躯体的头端侧的真空吸盘为中心作旋转运动。
2.如权利要求1所述的一种自动攀爬式玻璃幕墙清洁机器人，其特征在于：所述摆尾清洁装置包括一摆尾马达、一丝杆、一Y型波纹管、一拉伸驱动器以及两个摆臂，所述拉伸驱动器装设于机器人躯体的尾端部上并位于机器人躯体的背部侧，两个所述摆臂的头端同时通过一联轴器轴连于拉伸驱动器上，每个所述摆臂的尾端均轴连有一扫盘，所述Y型波纹管的共用端穿设于机器人躯体内、两个分支端分别与对应的扫盘相连，所述摆尾马达装设于机器人躯体的尾端部上并位于两个摆臂的头端部之间，所述丝杆的头端通过一第一万向节与摆尾马达的输出轴相连，且所述丝杆上套接有一螺纹套，每个所述摆臂的尾端部上均轴连有一拉杆，两个所述拉杆的头端均与螺纹套相连。
3.如权利要求2所述的一种自动攀爬式玻璃幕墙清洁机器人，其特征在于：每个所述摆臂的尾端部上均装设有一用于驱动扫盘相对于对应的摆臂进行转动的旋转马达，每个所述扫盘的轴杆上且位于摆臂的背部均装设有一第一锥形齿，每个所述旋转马达的输出轴上均装设有一用于与对应的第一锥形齿对位啮合的第二锥形齿。
4.如权利要求2所述的一种自动攀爬式玻璃幕墙清洁机器人，其特征在于：所述机器人躯体包括躯干壳体以及装设于躯干壳体的头端的液剂存储箱，所述液剂存储箱通过一贯穿于躯干壳体分布的液管与Y型波纹管的共用端相连，所述液管内装设有一用于将液剂存储箱的液剂输送至Y型波纹管内的液压泵，所述Y型波纹管的两个分支端分别连接有一液剂喷射罩，所述液剂喷射罩包覆于扫盘的其中一段圆周壁上；所述气缸驱动臂的本体轴连于躯干壳体的左侧中部或右侧中部，所述联轴器装设于躯干壳体的尾端部上并位于机器人躯体的背部侧。
5.如权利要求2所述的一种自动攀爬式玻璃幕墙清洁机器人，其特征在于：所述拉伸驱动器包括装设于机器人躯体的尾端部上并位于机器人躯体的背部侧的拉伸马达、通过第二万向节装设于拉伸马达上的螺纹杆以及套接于螺纹杆上的内螺纹套筒，两个所述摆臂的头端同时通过联轴器轴连于内螺纹套筒的尾端部上。
6.如权利要求1所述的一种自动攀爬式玻璃幕墙清洁机器人，其特征在于：所述机器人躯体的尾端面上还装设有一摄像头。
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