CN106264308A - 一种玻璃幕墙清洁机器人的折叠式攀爬装置 - Google Patents

一种玻璃幕墙清洁机器人的折叠式攀爬装置 Download PDF

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Abstract

本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种玻璃幕墙清洁机器人的折叠式攀爬装置。它包括固定盘和活动盘，固定盘上装设有联轴器，活动盘通过联轴器装设于固定盘上并分别位于固定盘的前后两侧，活动盘装设有履带轮毂和驱动电机，履带轮毂套接有履带，履带上装设有吸附盘；吸附盘的内端设置有阀针、侧壁上装设有真空接头，阀针的内端穿过履带后与履带轮毂的表面相抵。本方面可通过联轴器的作用使活动盘相对于固定盘具有一定的转动效果，活动盘在运行时，可对固定盘形成牵引力和推动力，保证机器人在移动的过程中能够轻易地度过幕墙的转角或者凹凸不平的区域，而通过对阀针的控制则可对吸附盘进行启闭控制，以在装置移动的过程中具有强大的吸附力。

Description

一种玻璃幕墙清洁机器人的折叠式攀爬装置
技术领域
本发明涉及机器人技术领域，尤其是一种玻璃幕墙清洁机器人的折叠式攀爬装置。
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。
针对此问题，目前市面上出现了一些能够对玻璃幕墙进行自动清洗的清洁机器人，这些机器人能够吸附在玻璃幕墙的墙壁上或者沿玻璃幕墙的墙壁以人工吊拽或者自动攀爬的方式逐步对幕墙表面进行清理，然而，现有的清洁机器人普遍存在自动移动性差、吸附牢固性差、攀爬装置结构过于复杂等诸多问题，从而严重限制了机器人的推广应用。
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玻璃幕墙清洁机器人的折叠式攀爬装置。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种玻璃幕墙清洁机器人的折叠式攀爬装置，它包括一个整体形状呈
“工”字形的固定盘和两个整体形状呈“H”形的活动盘，所述固定盘的横梁的前侧面和横梁的后侧面均装设有一联轴器，两个所述活动盘均通过联轴器装设于固定盘的横梁上并分别位于固定盘的前后两侧，每个所述活动盘上、沿左右方向均装设有一履带轮毂，且每个所述活动盘上均装设有一用于驱动履带轮毂相对于对应的活动盘进行转动的驱动电机，所述履带轮毂的左端和右端均套接有一履带，每个所述履带上均装设有若干个分别与履带的表面向垂直的吸附盘；每个所述吸附盘的内端均设置有一用于控制吸附盘的盘口启闭的阀针、侧壁上均装设有一用于与外部负压装置相连的真空接头，所述针阀的内端穿过履带后与履带轮毂的表面相抵。
优选地，所述履带轮毂包括一沿左右方向穿设于活动盘上且与驱动电机的输出轴相连的主动轴杆以及套装于主动轴杆的左右两端且由两个相互间呈并行分布地主动履带轮构成的主动履带轮组，每个所述主动履带轮组均对应有一由两个相互间呈并行分布的从动履带轮构成的从动履带轮组，每个所述从动履带轮组均通过一从动轴杆装设于活动盘的纵梁上并与主动履带轮组并行分布，每个所述主动履带轮组通过一履带与对应的从动履带轮组套装为一体；
每个所述履带内均设置有一导向板，所述导向板的一端套接于从动轴杆上并夹持于两个从动履带轮之间、另一端套接于主动轴杆上并夹持于两个主动履带轮之间，所述阀针的内端穿过履带后与导向板的表面相抵。
优选地，所述吸附盘包括一侧壁上装设有真空接头的气套、一形成于气套的外端的敞口盘和一形成于气套的内端且固定于履带内侧的固定盘，所述阀针包括插套于固定盘内并与导向板的表面相抵的抵接部、形成于抵接部的外端并插套于气套内的联动部和形成于联动部的外端并位于敞口盘内的第一阀片部，所述抵接部通过联动部带动第一阀片部闭合气套的外端口或开启气套的外端口，所述真空接头与气套的内部空间相通。
优选地，所述气套包括一与敞口盘衔接为一体的外端套和一与固定盘衔接为一体的内端套，所述外端套的套孔孔径大于内端套的套孔孔径，所述联动部上设置有一用于与内端套的外端口相抵的第二阀片部，所述联动部上且位于外端套的套孔区域内设置有一压板部，所述联动部上还套接有一压簧，所述压簧的一端固定于压板部上、另一端固定于外端套的套孔壁上；所述真空接头装设于内端套的侧壁上并通过内端套的套孔与外端套的套孔相通。
优选地，所述敞口盘的外壁上还装设有提拉柄。
优选地，所述导向板的底侧壁上形成有一通过与阀针相抵以控制阀针相对于吸附盘向外运动的凸缘部，所述凸缘部的轮廓线由导向板的前端底侧壁和后端底侧壁平滑地向外延伸后形成。
优选地，所述导向板的外壁上、沿导向板的轮廓线开设有一嵌位导向槽，所述吸附盘的内端且位于履带的内表面侧装设有一导滑块，所述导向槽的对称侧壁上开设有导轨槽，所述导滑块上装设有对位嵌合于导轨槽内的导向轮。
由于采用了上述方案，本发明可通过联轴器的作用使活动盘相对于固定盘具有一定的转动效果，活动盘在运行时，可对固定盘形成牵引力和推动力，保证机器人在移动的过程中能够轻易地度过幕墙的转角或者凹凸不平的区域；通过对阀针的控制则可对吸附盘进行启闭控制，以在装置移动的过程中具有强大的吸附力，即：通过履带轮毂的转动来带动履带进行转动，当某些吸附盘处于履带与幕墙墙壁之间时，可利用履带轮毂对阀针的压合力使阀针相对于吸附盘产生位置移动，从而打开吸附盘的盘口，在外部负压装置的作用下，利用真空接头对吸附盘进行抽气，使吸附盘与幕墙墙壁之间形成负压，从而实现吸附的效果；在履带反复转动的过程中，各个吸附盘会逐一地进行盘口开启和关闭动作，即可实现移动式吸附效果；其结构简单、吸附能力强、移动灵活、安全可靠，不但可在平整的幕墙表面上行进，也可在幕墙转角或者凹凸不平的区域行进，具有很强的实用价值和市场推广价值。
附图说明
图1是本发明实施例的结构示意图(一)；
图2是本发明实施例的吸附盘在闭合状态下的结构示意图；
图3是本发明实施例的的吸附盘在开启状态下的结构示意图；
图4是本发明实施例采用第一种导向板的平面结构示意图；
图5是本发明实施例的第二种导向板的结构示意图。
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5所示，本实施例提供的一种玻璃幕墙清洁机器人的折叠式攀爬装置，它包括一个整体形状呈“工”字形的固定盘1和两个整体形状呈“H”形的活动盘11，在固定盘11的横梁的前侧面和横梁的后侧面均装设有一联轴器12，两个活动盘11均通过联轴器12装设于固定盘1的横梁上并分别位于固定盘1的前后两侧，在每个活动盘11上、沿左右方向均装设有一履带轮毂，且每个活动盘11上均装设有一用于驱动履带轮毂相对于对应的活动盘11进行转动的驱动电机2，在履带轮毂的左端和右端均套接有一履带3，每个履带3上均装设有若干个分别与履带3的表面向垂直的吸附盘4；在每个吸附盘4的内端均设置有一用于控制吸附盘4的盘口启闭的阀针5、侧壁上均装设有一用于与外部负压装置(如真空泵等等，图中未示出)相连的真空接头6，针阀5的内端穿过履带3后与履带轮毂的表面相抵。此，可利用固定盘1为整个清洁机器人的主体部件提供装配空间，利用履带轮毂所提供的动力，可使两个活动盘11分别为固定盘1提供牵引力和推动力，由于联轴器12的设置，可是活动盘11相对于固定盘1进行一定角度的转动，从而可使攀爬装置或者机器人轻易地度过幕墙的转角或者凹凸不平的位置；当活动盘11本身动作时则可实现吸附及移动的效果，具体如下：通过驱动电机2所提供的动力带动履带轮毂相对于活动盘11进行转动(驱动电机2与履带轮毂之间的结构关系可参考目前市面上的车辆或者利用齿轮传动等方式实现)，以通过履带轮毂的转动来带动履带3进行转动，当某些吸附盘4处于履带3与幕墙墙壁之间时，可利用履带轮毂对阀针5的压合力使阀针5相对于吸附盘4产生位置移动，从而打开吸附盘4的盘口，在外部负压装置的作用下，利用真空接头6对吸附盘4进行抽气，使吸附盘4与幕墙墙壁之间形成负压，从而实现吸附的效果；与此同时，某些吸附盘4则会与幕墙墙壁之间形成分离的状态，由于针阀5没有受到压力，故而可起到关闭吸附盘4的盘口的作用；在履带3反复转动的过程中，各个吸附盘4会逐一地进行盘口开启和关闭动作，即可实现移动式吸附效果。
为优化整个攀爬装置的结构，本实施例的履带轮毂包括一沿左右方向穿设于活动盘11上且与驱动电机2的输出轴相连的主动轴杆7以及套装于主动轴杆7的左右两端且由两个相互间呈并行分布地主动履带轮8构成的主动履带轮组，每个主动履带轮组均对应有一由两个相互间呈并行分布的从动履带轮9构成的从动履带轮组，每个从动履带轮组均通过一从动轴杆13装设于活动盘11的纵梁上并与主动履带轮组并行分布，每个主动履带轮组均通过一履带3与对应的从动履带轮组套装为一体；同时，在每个履带3内均设置有一导向板10，导向板10的一端套接于从动轴杆13上并夹持于两个从动履带轮9之间、另一端套接于主动轴杆7上并夹持于两个主动履带轮8之间，阀针5的内端穿过履带3后与导向板10的表面相抵。以此，通过驱动电机2对主动履带轮组的驱动作用，可使从动履带轮组产生同步转动，进而使履带3进行转动，在履带3转动的过程中，可通过对导向板10的表面进行凸凹结构的设计，使得阀针5与导向板10之间产生距离的改变，以此实现对阀针5的控制，达到对吸附盘4的盘口启闭的目的。
为保证阀针5与吸附盘4相配合的效果，本实施例的吸附盘4包括一侧壁上装设有真空接头6的气套41、一形成于气套41的外端的敞口盘42和一形成于气套41的内端且固定于履带3的内侧的固定盘43，而阀针5包括插套于固定盘43内并与导向板10的表面相抵的抵接部51、形成于抵接部51的外端并插套于气套41内的联动部52和形成于联动部52的外端并位于敞口盘42内的第一阀片部53，当导向板10控制阀针5相对于吸附盘4产生位置移动时，即利用抵接部51与导向板10的抵接关系，使抵接部51能够通过联动部52带动第一阀片部53闭合气套41的外端口或开启气套41的外端口，而真空接头6则与气套41的内部空间相通；以此，可通过第一阀片部53对气套41的外端口的启闭来实现敞口盘42与真空接头6之间的气路通断。
为保证阀针5对吸附盘4的盘口启闭的效果，本实施例的气套41包括一与敞口盘42衔接为一体的外端套411和一与固定盘43衔接为一体的内端套412，外端套411的套孔孔径大于内端套412的套孔孔径，同时在联动部52上设置有一用于与内端套412的外端口相抵的第二阀片部54，在联动部52上且位于外端套411的套孔区域内设置有一压板部55，在联动部52上还套接有一压簧56，压簧56的一端固定于压板部55上、另一端固定于外端套411的套孔壁上；而真空接头6则装设于内端套412的侧壁上并通过内端套412的套孔与外端套411的套孔相通。以此，当导向板10对抵接部51形成压合效果时，抵接部51会带动第一阀片部53和第二阀片部54同时向外移动，从而打开内端套412的外端口和外端套411的外端口(此时压簧56处于压缩的状态)，使真空接头6与敞口盘42之间的气路相通，进而产生负压效果；而当导向板10没有对抵接部51形成压合效果时，整个阀针5则可在压簧56的弹力作用下自动复位以利用第一阀片部53关闭外端套411的外端口、利用第二阀片部54关闭内端套412的外端口，以关闭真空接头6与敞口盘42之间的气路。
为方便操作人员能够快速地将吸附于幕墙墙壁上的机器人或者攀爬装置取下，在敞口盘42的外壁上还装设有用于起到泄压作用的提拉柄44。
为优化导向板10的功能效果，本实施例的导向板10可采用如下两种结构形式，即：
第一个实施例如图4所示，在导向板10的底侧壁上形成有一通过与阀针5相抵以控制阀针5相对于吸附盘4向外运动的凸缘部101，凸缘部101的轮廓线由导向板10的前端底侧壁和后端底侧壁平滑地向外延伸后形成(可以理解为，导向板10的底侧壁与两个履带轮9之间连线的垂直距离大于导向板10的其他侧壁与两个履带轮9之间连线的垂直距离)。以此，当某些吸附盘4在履带3的带动下运动至幕墙墙壁与凸缘部101之间时，凸缘部101可压合阀针5以使阀针5相对于吸附盘4向外运动，从而打开吸附盘4的盘口，便于外部负压装置通过真空接头6对吸附盘4进行抽气。
第二个实施例如图5所示，在导向板10的外壁上、沿导向板10的轮廓线开设有一嵌位导向槽102，在吸附盘4的内端且位于履带3的内表面侧装设有一导滑块45，在导向槽102的对称侧壁上开设有导轨槽103，导滑块45上装设有对位嵌合于导轨槽103内的导向轮46；以此，不但可利用导向轮46与导轨槽103之间的对位嵌合关系将吸附盘4牢固地固定在履带3上，而且通过对导轨槽103的行程轮廓的变换(即：使嵌位导向槽102的底侧槽面与导向板10的中心线之间垂直距离大于嵌位导向槽102的其他槽面与导向板10的中心线之间的垂直距离)；当履带3带动吸附盘4进行位置移动时，导向轮46可沿导轨槽103进行定向平稳的移动，通过嵌位导向槽102对阀针5进行压合或者释放，以实现对吸附盘4的盘口启闭的控制。
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 (7)

1.一种玻璃幕墙清洁机器人的折叠式攀爬装置，其特征在于：它包括一个整体形状呈“工”字形的固定盘和两个整体形状呈“H”形的活动盘，所述固定盘的横梁的前侧面和横梁的后侧面均装设有一联轴器，两个所述活动盘均通过联轴器装设于固定盘的横梁上并分别位于固定盘的前后两侧，每个所述活动盘上、沿左右方向均装设有一履带轮毂，且每个所述活动盘上均装设有一用于驱动履带轮毂相对于对应的活动盘进行转动的驱动电机，所述履带轮毂的左端和右端均套接有一履带，每个所述履带上均装设有若干个分别与履带的表面向垂直的吸附盘；每个所述吸附盘的内端均设置有一用于控制吸附盘的盘口启闭的阀针、侧壁上均装设有一用于与外部负压装置相连的真空接头，所述针阀的内端穿过履带后与履带轮毂的表面相抵。
2.如权利要求1所述的一种玻璃幕墙清洁机器人的折叠式攀爬装置，其特征在于：所述履带轮毂包括一沿左右方向穿设于活动盘上且与驱动电机的输出轴相连的主动轴杆以及套装于主动轴杆的左右两端且由两个相互间呈并行分布地主动履带轮构成的主动履带轮组，每个所述主动履带轮组均对应有一由两个相互间呈并行分布的从动履带轮构成的从动履带轮组，每个所述从动履带轮组均通过一从动轴杆装设于活动盘的纵梁上并与主动履带轮组并行分布，每个所述主动履带轮组通过一履带与对应的从动履带轮组套装为一体；
每个所述履带内均设置有一导向板，所述导向板的一端套接于从动轴杆上并夹持于两个从动履带轮之间、另一端套接于主动轴杆上并夹持于两个主动履带轮之间，所述阀针的内端穿过履带后与导向板的表面相抵。
3.如权利要求2所述的一种玻璃幕墙清洁机器人的吸附式攀爬装置，其特征在于：所述吸附盘包括一侧壁上装设有真空接头的气套、一形成于气套的外端的敞口盘和一形成于气套的内端且固定于履带内侧的固定盘，所述阀针包括插套于固定盘内并与导向板的表面相抵的抵接部、形成于抵接部的外端并插套于气套内的联动部和形成于联动部的外端并位于敞口盘内的第一阀片部，所述抵接部通过联动部带动第一阀片部闭合气套的外端口或开启气套的外端口，所述真空接头与气套的内部空间相通。
4.如权利要求3所述的一种玻璃幕墙清洁机器人的吸附式攀爬装置，其特征在于：所述气套包括一与敞口盘衔接为一体的外端套和一与固定盘衔接为一体的内端套，所述外端套的套孔孔径大于内端套的套孔孔径，所述联动部上设置有一用于与内端套的外端口相抵的第二阀片部，所述联动部上且位于外端套的套孔区域内设置有一压板部，所述联动部上还套接有一压簧，所述压簧的一端固定于压板部上、另一端固定于外端套的套孔壁上；所述真空接头装设于内端套的侧壁上并通过内端套的套孔与外端套的套孔相通。
5.如权利要求3所述的一种玻璃幕墙清洁机器人的吸附式攀爬装置，其特征在于：所述敞口盘的外壁上还装设有提拉柄。
6.如权利要求2-5中任一项所述的一种玻璃幕墙清洁机器人的吸附式攀爬装置，其特征在于：所述导向板的底侧壁上形成有一通过与阀针相抵以控制阀针相对于吸附盘向外运动的凸缘部，所述凸缘部的轮廓线由导向板的前端底侧壁和后端底侧壁平滑地向外延伸后形成。
7.如权利要求2-5中任一项所述的一宗玻璃幕墙清洁机器人的吸附式攀爬装置，其特征在于：所述导向板的外壁上、沿导向板的轮廓线开设有一嵌位导向槽，所述吸附盘的内端且位于履带的内表面侧装设有一导滑块，所述导向槽的对称侧壁上开设有导轨槽，所述导滑块上装设有对位嵌合于导轨槽内的导向轮。
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