CN106672103A - 一种用于高楼外墙清洗及维护的物联网蜘蛛机器人 - Google Patents

一种用于高楼外墙清洗及维护的物联网蜘蛛机器人 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于高楼外墙清洗及维护的物联网蜘蛛机器人，包括悬吊支撑架、行走机构、清理装置、风压吸附装置和机械手装置，所述行走机构包括导轨和能够左右运动的移动装置，所述移动装置设置在导轨上，所移动装置通过缆绳连接着悬吊支撑架；所述风压吸附装置设置在悬吊支撑架上，用来吸附墙面；所述清理装置设置在悬吊支撑架上，用来清理外墙；所述机械手装置设置在悬吊支撑架上，用来清理和修复外墙。本发明大大节省了人力，杜绝了人工工作时的危险，从而提高了安全性和清洗效率，而且不同于常见的高楼清洗机器人，其除了设有滚筒刷清理之外，还配套有能够清洗和修补外墙的机械手装置。

Description

一种用于高楼外墙清洗及维护的物联网蜘蛛机器人
技术领域
本发明涉及清洗领域，特别是一种用于高楼外墙清洗及维护的物联网蜘蛛机器人。
背景技术
随着我国经济的快速发展和人们生活水平的提高，城市建筑也迅速朝高空中发展。高层建筑层出不穷，众多的电子产品在高层建筑内，产生了大量静电，建筑物的外墙及玻璃受静电的影响吸附了大量的灰尘，天长日久，日晒、风吹、雨淋，外墙上留下了一道道污迹，不但损坏了建筑物，而且还影响了城市的美观和市容。
为保持城市高层建筑外墙的清洁，必然要求开发新型的清洁机械，尤其是能取代人对外墙进行自动清洗的机械，以适应这一新兴行业的需要。由于国外研制成功的外墙清洗机设备复杂价格昂贵，还未进入我国市场，目前我国还基本上停留在人工清洗阶段，传统的人工清洗高楼外墙方式为一根绳和一块板吊人清洗的高危作业，工作效率低、危险性大，因此迫切需要实现机械化操作，设计适合我国建筑的外墙清洗机。
发明内容
鉴于以上所述，本发明提供了一种用于高楼外墙清洗及维护的物联网蜘蛛机器人，有效地解决了上述问题。
为了实现本发明的目的所采用的技术方案是：
一种用于高楼外墙清洗及维护的物联网蜘蛛机器人，包括悬吊支撑架、行走机构、清理装置、风压吸附装置和机械手装置，所述行走机构包括导轨和能够左右运动的移动装置，所述移动装置设置在导轨上，所移动装置通过缆绳连接着悬吊支撑架；所述风压吸附装置设置在悬吊支撑架上，用来吸附墙面；所述清理装置设置在悬吊支撑架上，用来清理外墙；所述机械手装置设置在悬吊支撑架上，用来清理和修复外墙。
在一些实施方式中，所述悬吊支撑架上设置有第一控制器，所述第一控制器的输出端通过导线连接着清理装置、风压吸附装置和机械手装置。
在一些实施方式中，所述悬吊支撑架上设置有物联网数据采集与传输模组，所述物联网数据采集与传输模组设置通过导线连接着第一控制器的输入端。
进一步，所述移动装置包括壳体、第二控制器、带有转轴的电机、传动轴和放线轮，所述壳体内设空腔，所述第二控制器设置在空腔中，所述第二控制器与第一控制器通过蓝牙或无线装置连接，所述第二控制器的输出端通过导线连接着电机；所述传动轴贯穿壳体并在两端设有滚轮，所述滚轮位于导轨中，所述传动轴位于空腔中的轴身设有沿竖直方向而设的第一齿轮；所述电机包括第一电机和第二电机，所述第一电机和第二电机固定在空腔中，所述第一电机的转轴设有与第一齿轮配合的第二齿轮；所述第二电机的转轴穿过空腔裸露在外；所述放线轮设置在第二电机裸露在外的转轴上，所述线轮上缠绕有连接悬吊支撑架的缆绳。
在一些实施方式中，所述缆绳位于悬吊支撑架上端的中心位置，由此，便于平衡悬吊支撑架。
在一些实施方式中，所述清理装置包括箱体、水泵、带有转轴的第三电机、滚筒刷和热风枪，所述水箱设置在悬挂支撑板上，所述水箱内部设有带进水口和出水口的空腔；所述水泵固定在水箱上并通过导管连接着出水口；所述第三电机固定在水箱上并通过转轴连接着滚筒刷；所述热风枪设置在水箱上；所述水泵、第三电机和热风枪通过导线连接着第一控制器的输出端。
在一些实施方式中，所述风压吸附装置包括真空泵和负压吸盘，所述真空泵和负压吸盘设置在悬吊支撑架上，所述真空泵通过导线连接着第一控制器的输出端，所述真空泵通过导管连接着负压吸盘，由此，通过真空泵抽出负压吸盘中的空气，促使悬吊支撑架能够稳固地贴紧墙壁，便于清理。
在一些实施方式中，所述机械手装置设有一个以上，其对称分布在悬吊支撑架上，所述机械手装置包括关节舵机和清洗杆，所述关节舵机和清洗杆设有一个以上，所述一个关节舵机设置在悬吊支撑架上，所述关节舵机和清洗杆依次顺序连接，所述关节舵机通过导线连接着第一控制器的输出端，由此，便于通过关节舵机和清洗杆控制整个机械手装置的运动。
在一些实施方式中，所述清洗杆内部设有装放速干胶的空腔，所述空腔设有一个电动喷嘴，所述电动喷嘴通过导线连接在第一控制器的输出端，由此，通过电动喷嘴能够喷出速干胶。
在一些实施方式中，所述清洗杆上设有至少一个清洗头，所述清洗头在清洗杆运动时能够进行辅助清理。
在一些实施方式中，还包括集成传感器模组，所述集成传感器模组设置在悬吊支撑架上并通过导线连接着第一控制器的输入端，所述集成传感器模组集成有高清摄像头、加速度传感器、三维角度传感器、电压电流传感器、温度传感器、风力传感器、拉力传感器和高度传感器中的一种或者多种。
本发明是投资小，成本低，安全可靠，工作效率高的全自动高层建筑外墙清机；其是现代高层建筑外墙清洗的专用设备，人没有直接参与清洗工作，大大节省了人力，杜绝了人工工作时的危险，从而提高了安全性和清洗效率，而且不同于常见的高楼清洗机器人，其除了设有滚筒刷清理之外，还配套有能够清洗和修补外墙的机械手装置。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
图2为第一齿轮和第二齿轮处装配示意图
图3为清洗杆结构示意图。
图4为本发明流程框图。
图中，1-滚轮、2-壳体、3-放线轮、4-导轨、5-关节舵机、6-清洗杆、7-真空泵、8-负压吸盘、9-滚筒刷、10-热风枪、11-第二电机、12-第二齿轮、13-转轴、14-第一齿轮、15-空腔、16-电动喷嘴、17-清洗头。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。
实施例1
如图1-4所示，一种用于高楼外墙清洗及维护的物联网蜘蛛机器人，包括悬吊支撑架、行走机构、清理装置、风压吸附装置和机械手装置，所述清理装置、风压吸附装置和机械手装置安装在悬吊支撑架上，所述悬吊支撑架上还设置有第一控制器、物联网数据采集与传输模组和集成传感器模组。
如图1-4所示，所述行走机构包括导轨和能够左右运动的移动装置，所述移动装置包括壳体、第二控制器、带有转轴的电机、传动轴和放线轮，所述壳体可以为正方形或者长方形，根据实际需求而定，这里不作限制，所述壳体内部成型有空腔；所述第二控制器固定在空腔中，其与第一控制器通过蓝牙或者无线装置进行连接；所述传动轴有两根，所述传动轴贯穿壳体并在两端设有滚轮，所述滚轮位于导轨中，在导轨的作用下左右来回运动，所述其中一个传动轴位于空腔中的轴身设有沿竖直方向的第一齿轮；两根传动轴和四个滚轮的构造起到支撑和带动壳体移动的作用；所述电机包括第一电机和第二电机，所述第一电机和第二电机皆为步进电机，所述第一电机和第二电机固定在空腔中并通过导线连接在第二控制器的输出端，所述第一电机的转轴设有与第一齿轮配合的第二齿轮，由此，在第一齿轮和第二齿轮的作用下，第一电机能够带动传动轴转动；所述第二电机的转轴穿过空腔裸露在外；所述放线轮设置在第二电机裸露在外的转轴上，所述放线轮上缠绕有连接悬吊支撑架的缆绳，由此，在第二电机的带动下，能够伸长和回缩缆绳。
本实施例中，第一控制器和第二控制器可采用STM32系列的嵌入式微处理器，例如，第一控制器为STM32F429IGT6，第二控制器为STM32F103ZET6，但不仅限于此，同样可采用其他系列和型号的嵌入式微处理器或单片机。
所述风压吸附装置包括真空泵和负压吸盘，所述真空泵和负压吸盘设置在悬吊支撑架上，所述真空泵通过导线连接着第一控制器的输出端，所述真空泵通过导管连接着负压吸盘，由此，在悬吊支撑架贴在墙面或者玻璃面时，第一控制器发送信号给真空泵，真空泵接收到信号后通过导管持续将负压吸盘中的空气抽出，促使负压吸盘与墙面或者玻璃面上形成真空或者伪真空，从而贴紧墙壁，减缓缆绳所承受的拉力。
所述清理装置包括箱体、水泵、带有转轴的第三电机、滚筒刷和热风枪，所述水箱设置在悬挂支撑架上，所述水箱内部设有带进水口和出水口的空腔；所述水泵固定在水箱上并通过导管连接着出水口；所述第三电机固定在水箱上并通过转轴连接着滚筒刷；所述热风枪设置在水箱上；所述水泵、第三电机和热风枪通过导线连接着第一控制器的输出端，由此，在第一控制器的作用下，水泵能够从水箱中抽水打湿滚筒刷、墙面或者玻璃面；第三电机能够带动滚筒刷清理墙面或者玻璃面；热风枪能够喷出热风，将清洗后的墙面或者玻璃面吹干。
本实施例中，为了整体的美观性，水泵、热风枪可以内嵌在箱体中，电机和滚筒刷半内嵌在箱体中。
所述机械手装置设有四个，其对称分布在悬吊支撑架的四个角上，所述机械手装置包括关节舵机和清洗杆，所述关节舵机和清洗杆设有两个并依次顺序连接，所述一个关节舵机固定在悬吊支撑架上，所述清洗杆内部设有装放速干胶的空腔，所述空腔设有一个电动喷嘴，所述电动喷嘴通过导线连接在第一控制器的输出端，由此，通过电动喷嘴能够喷出速干胶，对墙面的裂缝进行填充；所述清洗杆上还设有多个清洗头，所述清洗头在清洗杆运动时能够进行辅助清理，所述关节舵机通过导线连接着第一控制器的输出端，由此，便于通过关节舵机和清洗杆控制整个机械手装置的运动。
本实施例中，关节舵机为现有产品，广泛运用在控制机器人运动上；清洗头可以为弹性材料制成的凸起，起到摩擦墙面或玻璃面的目的。
所述物联网数据采集与传输模组通过导线连接着第一控制器的输入端，所述物联网数据采集与传输模组是ESP8266串口WIFI物联网模块，其通过与手机等移动终端建立连接，实现数据互通，能够实现远程操控。
所述集成传感器模组设置在悬吊支撑架上并通过导线连接着第一控制器的输入端，所述集成传感器模组集成有高清摄像头、加速度传感器、三维角度传感器、风力传感器和高度传感器；在高清摄像头的作用下，能够实时观察墙面和玻璃面的状况，进行清理；加速度传感器、三维角度传感器、风力传感器和高度传感器起到检测悬吊支撑架平衡性的作用。
本发明中，各个部件之间采用卡接或者螺栓固定方式进行装配，此为本领域技术人员所常用的技术手段。
以上仅为本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可进行若干变形和改进，这些都属于本发明保护范围。

Claims (9)

1.一种用于高楼外墙清洗及维护的物联网蜘蛛机器人，包括悬吊支撑架、行走机构、清理装置、风压吸附装置和机械手装置，所述行走机构包括导轨和能够左右运动的移动装置，所述移动装置设置在导轨上，所移动装置通过缆绳连接着悬吊支撑架；所述清理装置、风压吸附装置和机械手装置安装在悬吊支撑架上，所述悬吊支撑架上设置有第一控制器，所述第一控制器的输出端通过导线连接着清理装置、风压吸附装置和机械手装置，所述悬吊支撑架上还设置有物联网数据采集与传输模组，所述物联网数据采集与传输模组通过导线连接着第一控制器的输入端。
2.根据权利要求1所述的一种用于高楼外墙清洗及维护的物联网蜘蛛机器人，其特征在于：所述移动装置包括壳体、第二控制器、带有转轴的电机、传动轴和放线轮，所述壳体内设空腔，所述第二控制器设置在空腔中，所述第二控制器与第一控制器通过蓝牙或无线装置连接，所述第二控制器的输出端通过导线连接着电机；所述传动轴贯穿壳体并在两端设有滚轮，所述滚轮位于导轨中，所述传动轴位于空腔中的轴身设有沿竖直方向而设的第一齿轮；所述电机包括第一电机和第二电机，所述第一电机和第二电机固定在空腔中，所述第一电机的转轴设有与第一齿轮配合的第二齿轮；所述第二电机的转轴穿过空腔裸露在外；所述放线轮设置在第二电机裸露在外的转轴上，所述线轮上缠绕有连接悬吊支撑架的缆绳。
3.根据权利要求2所述的一种用于高楼外墙清洗及维护的物联网蜘蛛机器人，其特征在于：所述缆绳位于悬吊支撑架上端的中心位置。
4.根据权利要求1所述的一种用于高楼外墙清洗及维护的物联网蜘蛛机器人，其特征在于：所述清理装置包括箱体、水泵、带有转轴的第三电机、滚筒刷和热风枪，所述水箱设置在悬挂支撑板上，所述水箱内部设有带进水口和出水口的空腔；所述水泵固定在水箱上并通过导管连接着出水口；所述第三电机固定在水箱上并通过转轴连接着滚筒刷；所述热风枪设置在水箱上；所述水泵、第三电机和热风枪通过导线连接着第一控制器的输出端。
5.根据权利要求1所述的一种用于高楼外墙清洗及维护的物联网蜘蛛机器人，其特征在于：所述风压吸附装置包括真空泵和负压吸盘，所述真空泵和负压吸盘设置在框架上，所述真空泵通过导线连接着第一控制器的输出端，所述真空泵通过导管连接着负压吸盘。
6.根据权利要求1所述的一种用于高楼外墙清洗及维护的物联网蜘蛛机器人，其特征在于：所述机械手装置设有一个以上，其对称分布在框架上，所述机械手装置包括关节舵机和清洗杆，所述关节舵机和清洗杆设有一个以上，所述一个关节舵机设置在框架上，所述关节舵机和清洗杆依次顺序连接，所述关节舵机通过导线连接着第一控制器的输出端。
7.根据权利要求6所述的一种用于高楼外墙清洗及维护的物联网蜘蛛机器人，其特征在于：所述清洗杆内部设有装放速干胶的空腔，所述空腔设有一个电动喷嘴，所述电动喷嘴通过导线连接在第一控制器的输出端。
8.根据权利要求6所述的一种用于高楼外墙清洗及维护的物联网蜘蛛机器人，其特征在于：所述清洗杆上设有至少一个清洗头。
9.根据权利要求1-8中任一项所述的一种用于高楼外墙清洗及维护的物联网蜘蛛机器人，其特征在于：还包括集成传感器模组，所述集成传感器模组设置在悬吊支撑架上并通过导线连接着第一控制器的输入端，所述集成传感器模组集成有高清摄像头、加速度传感器、三维角度传感器、电压电流传感器、温度传感器、风力传感器、拉力传感器和高度传感器中的一种或者多种。
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SE01 Entry into force of request for substantive examination
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GR01 Patent grant
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