CN106821162A - 一种电机驱动清洗壁面的机器人 - Google Patents

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王茜
兰建华
李国兵
陈巅
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    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L—DOMESTIC WASHING OR CLEANING; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47L11/00—Machines for cleaning floors, carpets, furniture, walls, or wall coverings
    • A47L11/38—Machines, specially adapted for cleaning walls, ceilings, roofs, or the like
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B25—HAND TOOLS; PORTABLE POWER-DRIVEN TOOLS; MANIPULATORS
    • B25J—MANIPULATORS; CHAMBERS PROVIDED WITH MANIPULATION DEVICES
    • B25J11/00—Manipulators not otherwise provided for
    • B25J11/008—Manipulators for service tasks
    • B25J11/0085—Cleaning

Abstract

一种电机驱动清洗壁面的机器人。其包括底盘、大臂部分、小臂部分、末端执行部分、清洗液罐、小型电动泵和控制器；本发明提供的电机驱动清洗壁面的机器人具有如下优点：1.机械臂及清洗装置安装在四轮小车上，小车以一定速度移动时能够保证清洗的速度；2.小车由控制装置操纵，可以控制小车的行驶方向及速度，使小车按照预定的运动轨迹和范围行驶；3.通过调节底盘旋转角度、大臂长度、大臂和小臂的俯仰角度可以实现清洗装置的准确定位，方便清洗；4.该机器人所有的驱动装置都是电驱动，能源清洁方便，不会带来污染；5.本发明结构简单，操作方便，成本低廉，清洗效率高。

Description

一种电机驱动清洗壁面的机器人
技术领域
本发明属于机器人结构技术领域，特别是涉及一种电机驱动清洗壁面的机器人。
背景技术
目前，国外已有很多关于机器人实施墙壁清洗作业的应用实例，但国内在此领域上的研究与应用甚少。上海航天局某研究所研发的平滑墙面清洗机器人采用无线电遥控，能够紧贴墙面，实现自动喷洒清洗液，自动用海绵擦拭墙面的功能，适合清洗高楼大厦的玻璃墙面及其他平滑墙面。但在走廊墙壁清洗方面，目前还没有实现机器清洗，均由人工完成，而走廊一般需要清洗的面积较大，需要占用大量的人力和时间，且会影响到走廊的行人通畅性。另外，对局部重油污区还需进行反复多次擦拭，由此增加了清洗人员的劳动强度。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种电机驱动清洗壁面的机器人。
为了达到上述目的，本发明提供的电机驱动清洗壁面的机器人包括底盘、大臂部分、小臂部分、末端执行部分、清洗液罐、小型电动泵和控制器；其中底盘包括基座、伺服电机、电动旋转台以及旋转座；所述的伺服电机设置在基座内部，用于控制电动旋转台旋转的角度，从而带动连接在上方的旋转座转动；大臂部分包括电动推杆、外大臂、内大臂、齿条、齿轮和大臂电机；外大臂为空心结构，下端铰接在旋转座的上端；内大臂的下端从外大臂的上端插入在外大臂的内部，并且一侧面上安装齿条；齿轮以转动的方式安装在外大臂的上端外部，并且中心孔与大臂电机的输出轴相连接，同时齿轮与齿条相啮合；电动推杆上的缸体外端铰接在旋转座的下端外侧部位，推杆外端铰接在外大臂的一侧面上部；小臂部分包括两个锥齿轮、小臂和小臂电机；小臂下端通过铰接轴铰接在内大臂的上端，并且小臂和外大臂以及内大臂位于同一垂直面内；两个锥齿轮以相互啮合的方式安装在内大臂的上端，其中一个锥齿轮的中心孔与小臂电机的输出轴相连接，而另一锥齿轮则套在位于小臂下端外侧的铰接轴上；末端执行部分包括支架、清洗滚刷、滚刷电机、清洗液管；支架以转动的方式设置在小臂的上端，并且与小臂呈90度，一端与滚刷电机的输出轴连接，另一端连接清洗滚刷；清洗液管安装在支架上，外端位于清洗滚刷后侧，内端与清洗液罐相连；并且清洗液管上设有一个小型电动泵；控制器与电动推杆及所有电机的控制装置电连接。
所述的电机驱动清洗壁面的机器人还包括一个用于设置上述所有部件的四轮小车，其中基座固定在四轮小车的表面，清洗液罐和小型电动泵放置在四轮小车的底部，并且四轮小车的操控装置与控制器电连接。
所述的小臂由两块并排且垂直设置的铝合金板构成。
所述的清洗滚刷为圆盘状。
本发明提供的电机驱动清洗壁面的机器人具有如下优点：
1.机械臂及清洗装置安装在四轮小车上，小车以一定速度移动时能够保证清洗的速度；2.小车由控制装置操纵，可以控制小车的行驶方向及速度，使小车按照预定的运动轨迹和范围行驶；3.通过调节底盘旋转角度、大臂长度、大臂和小臂的俯仰角度可以实现清洗装置的准确定位，方便清洗；4.该机器人所有的驱动装置都是电驱动，能源清洁方便，不会带来污染；5.本发明结构简单，操作方便，成本低廉，清洗效率高。
附图说明
图1为本发明提供的电机驱动清洗壁面的机器人整体结构示意图。
图2为图1中外大臂和内大臂连接部位结构放大图。
图3为图1中小臂与内大臂连接部位结构放大图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实例对本发明提供的电机驱动清洗壁面的机器人进行详细说明。
如图1—图3所示，本发明提供的电机驱动清洗壁面的机器人包括底盘1、大臂部分、小臂部分、末端执行部分、清洗液罐、小型电动泵和控制器；其中底盘1包括基座12、伺服电机、电动旋转台以及旋转座13；所述的伺服电机设置在基座12内部，用于控制电动旋转台旋转的角度，从而带动连接在上方的旋转座13转动；大臂部分包括电动推杆2、外大臂3、内大臂4、齿条5、齿轮6和大臂电机14；外大臂3为空心结构，下端铰接在旋转座13的上端；内大臂4的下端从外大臂3的上端插入在外大臂3的内部，并且一侧面上安装齿条5；齿轮6以转动的方式安装在外大臂3的上端外部，并且中心孔与大臂电机14的输出轴相连接，同时齿轮6与齿条5相啮合；电动推杆2上的缸体外端铰接在旋转座13的下端外侧部位，推杆外端铰接在外大臂3的一侧面上部；小臂部分包括两个锥齿轮7、小臂9和小臂电机8；小臂9下端通过铰接轴15铰接在内大臂4的上端，并且小臂9和外大臂3以及内大臂4位于同一垂直面内；两个锥齿轮7以相互啮合的方式安装在内大臂4的上端，其中一个锥齿轮7的中心孔与小臂电机8的输出轴相连接，而另一锥齿轮7则套在位于小臂9下端外侧的铰接轴15上；末端执行部分包括支架10、清洗滚刷11、滚刷电机16、清洗液管；支架10以转动的方式设置在小臂9的上端，并且与小臂9呈90度，一端与滚刷电机16的输出轴连接，另一端连接清洗滚刷11；清洗液管安装在支架10上，外端位于清洗滚刷11后侧，内端与清洗液罐相连；并且清洗液管上设有一个小型电动泵；控制器与电动推杆2及所有电机的控制装置电连接。
所述的电机驱动清洗壁面的机器人还包括一个用于设置上述所有部件的四轮小车，其中基座12固定在四轮小车的表面，清洗液罐和小型电动泵放置在四轮小车的底部，并且四轮小车的操控装置与控制器电连接。
所述的小臂9由两块并排且垂直设置的铝合金板构成，目的是减轻结构重量，减小小臂电机8的负载。
所述的清洗滚刷11为圆盘状。
现将本发明提供的电机驱动清洗壁面的机器人的工作原理阐述如下：当需要清洗走廊壁面时，首先由工作人员根据待清洗壁面的位置利用计算机编程并将指令发送到本机器人的控制器，控制器控制伺服电机旋转，利用旋转座13带动外大臂3及其上的所有部件在360度范围内任意旋转，直到清洗滚刷11贴在壁面上，然后利用电动推杆2伸缩的方式调整外大臂3的倾斜角度，以便能够完成垂直方向不同区域的清洗操作；如果清洗部位较高，控制大臂电机14旋转，由此带动齿轮6转动，从而驱动齿条5进行直线运动，由于齿条5固定在内大臂4上，所以可使内大臂4也进行直线运动而向外伸出；之后还可利用小臂电机8旋转的方式通过两个锥齿轮7带动小臂9摆动，以对清洗滚刷11进行精确定位。然后启动滚刷电机16，通过支架10带动清洗滚刷11旋转，同时开启小型电动泵，以将清洗液罐中的清洗液通过清洗液管提供给清洗滚刷11，由清洗滚刷11施涂在壁面上，通过旋转的清洗滚刷11的机械作用和清洗液的去污作用而将壁面上的污渍除去。与此同时，在上述清洗过程中，控制四轮小车以一定的速度按预定的运动轨迹和速度行驶，由此就能够完成大面积的壁面清洗过程。另外，清洗液清洗后还可利用清洗液管将清水提供给清洗滚刷11，以对壁面进行洗刷，进而除去附着在壁面上的残留清洗液。

Claims (4)

1.一种电机驱动清洗壁面的机器人，其特征在于：所述的电机驱动清洗壁面的机器人包括底盘(1)、大臂部分、小臂部分、末端执行部分、清洗液罐、小型电动泵和控制器；其中底盘(1)包括基座(12)、伺服电机、电动旋转台以及旋转座(13)；所述的伺服电机设置在基座(12)内部，用于控制电动旋转台旋转的角度，从而带动连接在上方的旋转座(13)转动；大臂部分包括电动推杆(2)、外大臂(3)、内大臂(4)、齿条(5)、齿轮(6)和大臂电机(14)；外大臂(3)为空心结构，下端铰接在旋转座(13)的上端；内大臂(4)的下端从外大臂(3)的上端插入在外大臂(3)的内部，并且一侧面上安装齿条(5)；齿轮(6)以转动的方式安装在外大臂(3)的上端外部，并且中心孔与大臂电机(14)的输出轴相连接，同时齿轮(6)与齿条(5)相啮合；电动推杆(2)上的缸体外端铰接在旋转座(13)的下端外侧部位，推杆外端铰接在外大臂(3)的一侧面上部；小臂部分包括两个锥齿轮(7)、小臂(9)和小臂电机(8)；小臂(9)下端通过铰接轴(15)铰接在内大臂(4)的上端，并且小臂(9)和外大臂(3)以及内大臂(4)位于同一垂直面内；两个锥齿轮(7)以相互啮合的方式安装在内大臂(4)的上端，其中一个锥齿轮(7)的中心孔与小臂电机(8)的输出轴相连接，而另一锥齿轮(7)则套在位于小臂(9)下端外侧的铰接轴(15)上；末端执行部分包括支架(10)、清洗滚刷(11)、滚刷电机(16)、清洗液管；支架(10)以转动的方式设置在小臂(9)的上端，并且与小臂(9)呈90度，一端与滚刷电机(16)的输出轴连接，另一端连接清洗滚刷(11)；清洗液管安装在支架(10)上，外端位于清洗滚刷(11)后侧，内端与清洗液罐相连；并且清洗液管上设有一个小型电动泵；控制器与电动推杆(2)及所有电机的控制装置电连接。
2.根据权利要求1所述的电机驱动清洗壁面的机器人，其特征在于：所述的电机驱动清洗壁面的机器人还包括一个用于设置上述所有部件的四轮小车，其中基座(12)固定在四轮小车的表面，清洗液罐和小型电动泵放置在四轮小车的底部，并且四轮小车的操控装置与控制器电连接。
3.根据权利要求1所述的电机驱动清洗壁面的机器人，其特征在于：所述的小臂(9)由两块并排且垂直设置的铝合金板构成。
4.根据权利要求1所述的电机驱动清洗壁面的机器人，其特征在于：所述的清洗滚刷(11)为圆盘状。
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