CN106539536A - 一种幕墙玻璃清洗机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种幕墙玻璃清洗机器人，包括绳索、铁质盘和擦玻璃机器人小车，所述绳索平行于幕墙表面；还包括有滑块结构，所述滑块结构的壳体中穿设平行的转轴I和转轴II，所述转轴I、转轴II上分别固定驱动轮、压紧轮，所述绳索穿于驱动轮和压紧轮的轮面之间；所述转轴I穿出壳体，并在端部套设固定蜗轮；所述滑块结构的壳体外固定有驱动电机，所述驱动电机输出转轴为蜗杆；所述蜗杆与蜗轮相互啮合；所述铁质盘固定于滑块结构上；所述擦玻璃机器人小车吸附于幕墙表面，并在擦玻璃机器人小车的外壳上设有与铁质盘对应的电磁吸盘。本发明能够方便地进行机器人与幕墙的安装与拆除操作，提高了机器人的泛用性，降低了人员的劳动强度。

Description

一种幕墙玻璃清洗机器人
技术领域
本发明涉及机器人制造技术领域，具体是一种幕墙玻璃清洗机器人。
背景技术
目前城市建设中高层建筑越来越多，大量的建筑采用了幕墙玻璃，玻璃幕墙作为户外墙体，空气中的粉尘、雾霾、雨水中的固体物质会逐渐地沉积到玻璃表面，进而影响到玻璃的清洁和美观。玻璃幕墙的清洗一直采用绳索或吊篮人工从顶层悬吊方式进行清洗，但随着楼层高度的增加和面积增大，清洗工人操作的风险越来越高，清洗的工作量也越来越大。
擦玻璃机器人，是智能家用电器的一种。需带电工作的电器，以方形构造为主，方便清理玻璃的边角区域。擦玻璃机器人(小车)通过机身底部的吸附部件牢牢地吸附在玻璃上。随着国内生活水平的不断提高，产品将逐步的取代人工清洁。但是现有建筑中的幕墙大多采用分隔结构，在机器人移动过程中，难以翻越分隔带，因此需要人工干预，增加了操作人员的负担，并且有较大的安全风险。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，解决机器人无法翻越分隔带的问题。
为达到上述发明目的，提供一种幕墙玻璃清洗机器人，包括绳索、铁质盘和擦玻璃机器人小车，所述绳索平行于幕墙表面；还包括有滑块结构，所述滑块结构的壳体中穿设平行的转轴I和转轴II，所述转轴I、转轴II上分别固定驱动轮、压紧轮，所述绳索穿于驱动轮和压紧轮的轮面之间；所述转轴I穿出壳体，并在端部套设固定蜗轮；所述滑块结构的壳体外固定有驱动电机，所述驱动电机输出转轴为蜗杆；所述蜗杆与蜗轮相互啮合；所述铁质盘固定于滑块结构上；所述擦玻璃机器人小车吸附于幕墙表面，并在擦玻璃机器人小车的外壳上设有与铁质盘对应的电磁吸盘。
所述的铁质盘也可以替换成永磁铁吸盘，或同样采用电磁吸盘。
优选地，还包括一个控制器；所述驱动电机上设置计数器，所述计数器收集驱动电机轴的转数信号并将输出端连接至控制器的输入端I，所述控制器的输出端连接至驱动电机的设置端。
所述控制器，可采用接收信号，由人工进行反馈的方式，也可采用全自动的芯片对接收的信号进行输出信号。
优选地，所述擦玻璃机器人小车在与幕墙接触面设置压缩杆式传感器，所述压缩杆式传感器输出端连接至控制器的输入端II。
优选地，所述的绳索数量为两根，两者相互平行，在铁质盘两侧对称设置；绳索上的滑块结构对称连接在铁质盘两侧的绳索上；所述电磁吸盘平行于幕墙表面，并安装在外壳与幕墙相背的位置上。
所述绳索与幕墙保持一定距离，应当使铁质盘能够正面吸附在电磁吸盘表面。
优选地，两条绳索之间固定架设横杆，所述横杆与绳索保持垂直；所述横杆数量为两根，分别位于铁质盘两侧。
优选地，所述滑块结构以中滑块、下滑块为一组设置在绳索上；还包括滑杆和连杆I、连杆II，所述滑杆平行于绳索，所述滑杆的下部固定下滑块，滑杆的中部滑动套接中滑块；所述下滑块铰接连杆I的一端，连杆I的另一端铰接铁质盘一侧；所述中滑块铰接连杆II的一端，连杆II的另一端铰接连杆I中部。
优选地，所述铁质盘两侧设上下延伸的滑轨，所述滑轨上滑动设置铰接块I；所述连杆II在铰接连杆I中部之后设延长段，所述延长段的端头与铰接块I铰接。
优选地，所述两根绳索悬垂于幕墙面上方；所述一根横杆接近幕墙底，另一根接近幕墙顶部。
优选地，所述滑块结构组还包括连杆III、连杆IV、配重块以及设置在绳索上的上滑块；所述滑杆的上部滑动套接上滑块；所述下滑块铰接连杆III的一端，连杆III的另一端铰接配重块一侧；所述上滑块铰接连杆IV的一端，连杆IV的另一端铰接连杆III中部。
两组滑块及连杆分别固定于两根绳索上，并对称连接于铁质盘两侧。
优选地，所述配重块两侧设上下延伸的滑轨，所述滑轨上滑动设置铰接块II；所述连杆IV在铰接连杆III中部之后设延长段，所述延长段的端头与铰接块II铰接。
本发明通过铁质盘与机器人上的电磁吸盘结合，让机器人脱离幕墙，通过设置绳索上的滑块结构移动脱离的机器人，使得翻越幕墙分隔带成为可能。控制电磁吸盘的通断电，可实现与铁质盘的吸合和分离。
控制器在收集驱动电机转速的基础上，对控制驱动电机进行控制，以达到精确移动的目的，方便翻越幕墙分隔带。
压缩杆式传感器的设置，给控制器提供了机器人的运行状态，方便对电机控制，减少操作的时间，降低人员劳动强度。
两根平行绳索为铁质盘提供了更多的限位点，便于铁质盘的姿态调整，从而方便与机器人上的电磁吸盘对接，减少操作的时间。
横杆能够保持绳索间相互平行，减少晃动，提高操作精准度。
滑杆、连杆和铁质盘的组合，当中滑块和下滑块移动靠近或远离时可实现铁质盘垂直于绳索组平面推出或收回的功能。并可以在收回时顺利向下移动而不与幕墙干涉。
滑杆、连杆和配重块的组合，当上滑块和下滑块移动靠近或远离时可实现重块盘垂直于轨道绳组平面推出或收回的功能，方便力矩平衡，防止铁质盘滑脱。
连杆延长并和配重块、铁质盘连接，方便稳定铁质盘的姿态，从而方便与机器人上的电磁吸盘对接，减少操作的时间。
本发明的有益效果是能够方便地进行机器人与幕墙的安装与拆除操作，提高了机器人的泛用性，降低了人员的劳动强度。
附图说明
图1为本发明的正面结构示意图；
图2为本发明的侧面结构示意图；
图3为本发明的滑块结构示意图；
其中：
1-绳索 2-横杆 3-上滑块
4-中滑块 5-连杆 6-连杆铰接点
7-配重块 8-铰接块II 9-下滑块
10-滑杆 11-铰接块I 13-工作电缆
14-主电缆 15-铁质盘 16-电磁吸盘
17-擦玻璃机器人小车 18-幕墙 19-清洗液喷嘴
20-履带行走装置 21-真空吸盘 22-旋转刮水盘
23-驱动轮 24-压紧轮 25-壳体
26-驱动电机 27-蜗杆 28-蜗轮
29-计数器 30-压缩杆式传感器 31-壳体螺钉
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例，对本发明做进一步说明。
根据图1至图3所示的一种幕墙玻璃清洗机器人，包括绳索1、铁质盘15、擦玻璃机器人小车17、控制器(图中未示出)以及三个滑块结构组成的滑块组；
所述的绳索1数量为两根，幕墙18面为垂直时，所述两根绳索1悬垂于幕墙18面上方，平行于幕墙18表面；两根绳索18相互平行，在铁质盘15两侧对称设置。两条绳索18之间固定架设两根横杆2，所述横杆2与绳索1保持垂直，其中一根横杆2接近幕墙18底，另一根接近幕墙18顶部；绳索1上的滑块结构对称连接在铁质盘15两侧的绳索1上。
所述擦玻璃机器人小车17吸附于幕墙18表面，并在擦玻璃机器人小车17的外壳上设有与铁质盘15对应的电磁吸盘16，所述电磁吸盘16平行于幕墙18表面，并安装在外壳与幕墙18相背的位置上。
所述滑块结构的壳体25中穿设平行的转轴I和转轴II，所述转轴I、转轴II上分别固定驱动轮23、压紧轮24，所述绳索1穿于驱动轮23和压紧轮24的轮面之间；所述转轴I穿出壳体25，并在端部套设固定蜗轮28；所述滑块结构的壳体25外固定有驱动电机26，所述驱动电机26输出转轴为蜗杆27；所述蜗杆27与蜗轮28相互啮合；
所述驱动电机26上设置计数器29，所述计数器29收集驱动电机26轴的转数信号并将输出端连接至控制器(图中未示出)的输入端I，所述控制器的输出端连接至驱动电机26的设置端；
所述擦玻璃机器人小车17在与幕墙18接触面设置压缩杆式传感器30，所述压缩杆式传感器30输出端连接至控制器(图中未示出)的输入端II。
所述滑块结构以中滑块4、下滑块9为一组设置在绳索1上；还包括滑杆10和连杆5I、连杆5II，所述滑杆10平行于绳索1，所述滑杆10的下部固定下滑块9，滑杆10的中部滑动套接中滑块4；所述下滑块4铰接连杆5I的一端，连杆5I的另一端铰接铁质盘15一侧；所述中滑块4铰接连杆5II的一端，连杆5II的另一端铰接连杆5I中部。所述铁质盘15两侧设上下延伸的滑轨，所述滑轨上滑动设置铰接块I 11；所述连杆5II在铰接连杆5I中部之后设延长段，所述延长段的端头与铰接块I 11铰接。
所述滑块结构组还包括连杆5III、连杆5IV、配重块7以及设置在绳索1上的上滑块3；所述滑杆10的上部滑动套接上滑块3；所述下滑块9铰接连杆5III的一端，连杆5III的另一端铰接配重块7一侧；所述上滑块3铰接连杆5IV的一端，连杆5IV的另一端铰接连杆5III中部。所述配重块7两侧设上下延伸的滑轨，所述滑轨上滑动设置铰接块II8；所述连杆5IV在铰接连杆5III中部之后设延长段，所述延长段的端头与铰接块II8铰接。
在实际使用的设备中，该幕墙清洗机器人由轨道绳组、轨道行走装置、擦玻璃机器人小车17三个主要部分组成。
轨道绳组由绳索1、横杆2和主电缆14组成。横杆2位于两条绳索1之间，起固定间距的作用，其位置可调，当轨道绳组悬垂于建筑物上时，一根横杆2接近地面，另一根横杆2接近建筑物顶部。主电缆14内部包括电缆和供水管，缠绕于滚盘，与轨道行走装置连接，可随轨道行走装置移动而放出收回。轨道绳组上端和下端分别固定于建筑物顶部和底部，并张紧与幕墙18玻璃平行保持合理距离，起到轨道作用。主电缆14用于连接工作电源和清洗液体并输送至工作装置。
轨道行走装置由上滑块3、中滑块4、连杆5、连杆铰接点6、配重块7、铰接块II8、下滑块9、滑杆10、铰接块I11、工作电缆13、铁质盘15等组成。
滑块由驱动轮23、压紧轮24、滑块壳体25、驱动电机26、蜗杆27、蜗轮28、计数器29、壳体螺钉31等组成。上中下三个滑块固定于轨道绳上，滑块壳体25可以打开便于绳索1穿于驱动轮23和压紧轮24之间，滑块壳体25闭合后紧固壳体螺钉31压紧绳索1。通过控制驱动电机26，带动与之连接的蜗杆27转动，减速并驱动蜗轮28旋转，蜗轮28与驱动轮23连接，从而带动滑块在绳索1上移动。由于蜗轮蜗杆的自锁作用，在驱动电机26停止时，滑块会停止在绳索1上并能承受一定的力。计数器29将驱动电机26的转数信号传输给控制器，用于控制驱动电机26工作从而控制滑块的移动和位置。下滑块9与滑杆10固定，上滑块3和中滑块4可与滑杆10自由滑动。连杆5分别与上滑块3和下滑块9铰接，交叉连接于连连杆铰接点6，两端分别与重块盘7和重块盘滑动铰接8连接，重块盘滑动铰接8可在配重块7的滑槽内滑动。当上滑块3和下滑块9移动靠近或远离时可实现配重块垂直于轨道绳组平面推出或收回的功能。两组滑块连杆机构分别固定于两根绳索1上，并对称连接于配重块7两侧。轨道绳组的另一侧，连杆5分别与中滑块4和下滑块9铰接，交叉连接于连杆铰接点6，两端分别与铁质盘15和铰接块I11连接，铰接块I11可在铁质盘15的滑槽内滑动。当中滑块4和下滑块9移动靠近或远离时可实现铁质盘15垂直于轨道绳组平面推出或收回的功能。两组滑块连杆机构分别固定于两根绳索1上，并对称连接于铁质盘15两侧。
电磁吸盘16通过控制通断电，可实现与铁质盘15的吸合和分离。
擦玻璃机器人小车17包括工作电缆13、清洗液喷嘴19、履带行走装置20、真空吸盘21、旋转刮水盘22、压缩杆式传感器30以及内部控制和驱动原件。工作电缆13内部包括电缆和输水管，清洗液喷嘴19将通过主电缆14和工作电缆13传送来的清洗液体均匀喷雾于幕墙18玻璃表面，真空吸盘21抽气使擦玻璃机器人小车17可靠附着于玻璃表面，控制器驱动履带行走装置20使擦玻璃机器人小车17按规划路径行走，旋转刮水盘22旋转工作刮除玻璃表面的清洗液体。
轨道行走装置沿着绳索1按照每块幕墙18玻璃的位置，由控制器控制运动到合适位置，轨道行走装置上的推送装置推送擦玻璃机器人小车17至玻璃表面，待擦玻璃机器人小车17真空吸盘21可靠固定于玻璃表面后，电磁吸盘16断电，推送装置收回。擦玻璃机器人小车17按照自主程序完成单块玻璃的清洗后回到原位置，推送装置推出至擦玻璃机器人小车17并给电磁吸盘16通电，电磁吸盘16吸附牢固后真空吸盘21放气解除与玻璃的吸附，推送装置收回，轨道行走装置移动至下一块玻璃的清洗位置，然后重复上述步骤，直至完成建筑物从上至下一列玻璃的清洗。按列布置轨道绳组，重复上述工作，完成每列玻璃的清洗，即可完成整个建筑物幕墙玻璃的清洗。
本幕墙清洗机器人的工作和控制方法是：
1-轨道绳组悬挂于建筑物，靠近幕墙18玻璃，滑块分别固定于两条绳索1上端，轨道绳组上下两端固定并张紧。
2-电磁吸盘16通电擦玻璃机器人小车吸附于轨道行走装置上，配重块7和铁质盘15都处于收回状态，收回距离保证绳索1两侧作用于滑杆10的力矩平衡，并可以顺利向下移动而不与幕墙18干涉。
3-测量幕墙18玻璃上下块的间距并输入控制器，设备开始工作。
4-控制器根据输入间距驱动滑块运动，至最上面第一块玻璃中央，下滑块9不动，上中两种滑块3、4向下移动，移动速度保证两侧力矩平衡，当擦玻璃机器人小车17移动至玻璃表面并触动压缩杆式传感器30，传感器发出信号给控制器，控制器停止滑块动作。
5-真空吸盘21工作，擦玻璃机器人小车17吸附于玻璃表面。控制器控制上滑块3向上运动至半收回状态，此时配重块7侧力矩可与铁质盘15力矩平衡。
6-电磁吸盘16断电，铁质盘15与擦玻璃机器人小车17分离，上中滑块3、4向上运动，配重块7和铁质盘15收回。
7-擦玻璃机器人小车17按程序规划路径及边框传感器信号完成本块玻璃的清洗，然后回到原位置。
8-上中滑块3、4向下移动，保持力矩平衡，到铁质盘15与擦玻璃机器人小车17上电磁吸盘16接触，电磁吸盘16通电，铁质盘15与擦玻璃机器人小车17吸牢。上滑块3下移，配重块7推出，到力矩与含有擦玻璃机器人小车17的铁质盘15力矩平衡。真空吸盘21停止工作并放气解除真空，擦玻璃机器人小车17与玻璃分离。
9-上中滑块3、4向上移动，配重块7和铁质盘15收回，过程保持力矩平衡，到收回状态。
10-根据幕墙18玻璃间距，上中下滑块3、4、9一起向下移动至下一块玻璃中央，重复上述动作，完成下一块玻璃的清洗，直至完成从上到下一列全部玻璃的清洗。
以上已对本发明创造的较佳实施例进行了具体说明，但本发明创造并不限于所述的实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明创造精神的前提下还可以作出种种的等同的变型或替换，这些等同变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种幕墙玻璃清洗机器人，包括绳索、铁质盘和擦玻璃机器人小车，其特征在于，
所述绳索平行于幕墙表面；
还包括有滑块结构，所述滑块结构的壳体中穿设平行的转轴I和转轴II，所述转轴I、转轴II上分别固定驱动轮、压紧轮，所述绳索穿于驱动轮和压紧轮的轮面之间；所述转轴I穿出壳体，并在端部套设固定蜗轮；所述滑块结构的壳体外固定有驱动电机，所述驱动电机输出转轴为蜗杆；所述蜗杆与蜗轮相互啮合；
所述铁质盘固定于滑块结构上；
所述擦玻璃机器人小车吸附于幕墙表面，并在擦玻璃机器人小车的外壳上设有与铁质盘对应的电磁吸盘。
2.根据权利要求1所述的幕墙玻璃清洗机器人，其特征在于，还包括一个控制器；所述驱动电机上设置计数器，所述计数器收集驱动电机轴的转数信号并将输出端连接至控制器的输入端I，所述控制器的输出端连接至驱动电机的设置端。
3.根据权利要求2所述的幕墙玻璃清洗机器人，其特征在于，所述擦玻璃机器人小车在与幕墙接触面设置压缩杆式传感器，所述压缩杆式传感器输出端连接至控制器的输入端II。
4.根据权利要求1所述的幕墙玻璃清洗机器人，其特征在于，所述的绳索数量为两根，两者相互平行，在铁质盘两侧对称设置；绳索上的滑块结构对称连接在铁质盘两侧的绳索上；所述电磁吸盘平行于幕墙表面，并安装在外壳与幕墙相背的位置上。
5.根据权利要求4所述的幕墙玻璃清洗机器人，其特征在于，两条绳索之间固定架设横杆，所述横杆与绳索保持垂直；所述横杆数量为两根，分别位于铁质盘两侧。
6.根据权利要求4所述的幕墙玻璃清洗机器人，其特征在于，所述滑块结构以中滑块、下滑块为一组设置在绳索上；还包括滑杆和连杆I、连杆II，所述滑杆平行于绳索，所述滑杆的下部固定下滑块，滑杆的中部滑动套接中滑块；所述下滑块铰接连杆I的一端，连杆I的另一端铰接铁质盘一侧；所述中滑块铰接连杆II的一端，连杆II的另一端铰接连杆I中部。
7.根据权利要求6所述的幕墙玻璃清洗机器人，其特征在于，所述铁质盘两侧设上下延伸的滑轨，所述滑轨上滑动设置铰接块I；所述连杆II在铰接连杆I中部之后设延长段，所述延长段的端头与铰接块I铰接。
8.根据权利要求6所述的幕墙玻璃清洗机器人，其特征在于，所述两根绳索悬垂于幕墙面上方；所述一根横杆接近幕墙底，另一根接近幕墙顶部。
9.根据权利要求8所述的幕墙玻璃清洗机器人，其特征在于，所述滑块结构组还包括连杆III、连杆IV、配重块以及设置在绳索上的上滑块；所述滑杆的上部滑动套接上滑块；所述下滑块铰接连杆III的一端，连杆III的另一端铰接配重块一侧；所述上滑块铰接连杆IV的一端，连杆IV的另一端铰接连杆III中部。
10.根据权利要求8所述的幕墙玻璃清洗机器人，其特征在于，所述配重块两侧设上下延伸的滑轨，所述滑轨上滑动设置铰接块II；所述连杆IV在铰接连杆III中部之后设延长段，所述延长段的端头与铰接块II铰接。
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