CN106901645A - 一种用于外墙清洗的机器人 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种用于外墙清洗的机器人，包括滑轨和设置在滑轨上的刷体，所述刷体上设有刷毛，所述滑轨内侧上部设置上吸盘，所述滑轨内侧下部设置下吸盘，所述刷体上设有驱动刷体沿滑轨上下移动的驱动机构，所述滑轨上部设有与上吸盘连接的上气泵，所述滑轨下部设有与下吸盘连接的下气泵。不仅能够实现外墙的清洗效果，而且操作简单，造价低廉，维护方便的高层外墙壁面清洗机器人。

Description

一种用于外墙清洗的机器人
技术领域
本发明涉及外墙清洗装置技术领域，具体涉及一种用于外墙清洗的机器人。
背景技术
目前高楼外墙主要的清洁手段有人工清洁和机器人清洁。人工清洁是清洁工人站在搭好的脚手架或者普通垂直悬挂式吊篮上清洁高楼墙体。采用人工脚手架清洁时，需要根据墙体的高度安装脚手架，且清洁工作完成后需要拆掉脚手架，劳动强度大，清洁效率低下且存在安全隐患。采用人工普通垂直式吊篮时，能满足高楼外墙竖直方向上的清洁，而要满足整个墙体的清洁就需要悬挂多组吊篮。
机器人清洁有普通吊篮式和吸盘式两种。吊篮式机器人是将清洁机构安装在吊篮上，通过安装在楼顶的水平导轨和悬挂钢丝完成在墙体的运动，但是受楼顶外形限制。而吸盘式机器人是通过吸盘使清洁机构吸附在高楼外墙上运动，完成清洁工作，此种机器人结构复杂，不能得到广泛应用。
目前有很多关于壁面清洗机器人的研究和已经发表的论文，国内外使用的较多的是吊缆式的高空玻璃清洁机器人。虽然在清洁高空玻璃方面这种机器人可以代替人工，减少伤亡事故的发生率，效率也有一定的提高，但是这类清洁机器人无法摆脱吊缆的控制，不具有智能识别和清洗的功能，而且造价昂贵。对于足式爬壁机器人的低使用效率及所能承载的整体重量也是很难克服的一大难关，这对于足式的机械机构强度要求较高。
北京航空航天大学与金讯公司合作，自 1996 年来开发研究，得到目前来说整体水 平与国外具有同步领先地位的“蓝天洁士”玻璃清洗机器人。“蓝天洁士”的三个开发系列 主要针对于中低层、中高层、高层、超高层、斜面、小角度倾斜铅垂平面、小角度转折平面等 不同的清洁环境。“蓝天洁士”的成功标志着我国清洁机器人的水平已经开始进入新纪元。 目前开发出的“蓝天洁士”系列的玻璃清清洗机器人，由于此机器人采用吊缆式， 虽然可以在很多环境下进行作业，但是功耗量是不可忽视的，但是吊缆式的机器人需要工 作人员不间断的操作，另外，还需要在建筑物顶铺设机器人在清洁过程中行进时需要的轨 道。我们看到了“蓝天”系列跨时代的创新优点，不过也不可忽略这些它的不足。
为玻璃清洗机器人能够具有更好的适应性能力和清洁能力，我们致力于设计和开发一种履带吸盘式的壁面自动清洗机器人。此机器人可以摆脱吊缆的束缚，即采用无缆式控制，而且具有一定的越障和自动识别功能，能在低功耗的情况下，达到我们需要的工作量。壁面自动清洗机器人适用于玻璃幕墙以及瓷砖等壁面，靠真空吸盘的吸附能力以及履带的行进能力可以快速的作业。不仅避免了使用传统人工清洗时很多清洗效率低、资源浪费和事故频发等现象，也避免了吊缆式机器人无法摆脱人工操作、需要预设轨道等不足之处，而且具有体积小、适合多种材料壁面、低功耗、效率高等特色。
中国申请号 CN200720200943.4，申请公开号 CN01182571，该专利中公开了一种高 层建筑物的外墙清洁设备，该设备可在高建筑物的墙体上由机器自行攀爬，进行吸尘、擦刷 清洁作业的高层建筑物的外墙清洁设备，并且该设备可沿台面或折叠面自行前进，清洁效 果较。但是这种方法对于复杂曲面墙面则无能为力。
中国申请号 CN 00920142359.7，申请公开号 CN01431424，该专利中公开了一种高 层外墙面清洁装置，该装置使用方便，移动速度快，结构简单，不受壁面材料和平整度的限 制，对于不同墙面具有较好适应性，清洗效率较、价格相对等优点。但是这种方法能够处理的墙面为 90° ±10°，并不能适应其他较大曲面的墙面。
发明内容
有鉴于此，本发明提供的目的是针对现有技术的不足，提供一种用于外墙清洗的机器人，不仅能够实现外墙的清洗效果，而且操作简单，造价低廉，维护方便的高层外墙壁面清洗机器人。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种用于外墙清洗的机器人，包括滑轨和设置在滑轨上的刷体，所述刷体上设有刷毛，所述滑轨内侧上部设置上吸盘，所述滑轨内侧下部设置下吸盘，所述刷体上设有驱动刷体沿滑轨上下移动的驱动机构，所述滑轨上部设有与上吸盘连接的上气泵，所述滑轨下部设有与下吸盘连接的下气泵。
所述上吸盘与滑轨通过万象球头组件连接。
所述下吸盘与滑轨通过万象球头组件连接。
所述上气泵与上吸盘的导气管上设有上电磁阀。
所述下气泵与下吸盘的导气管上设有下电磁阀。
所述刷体上设有便于吸盘与外墙接触的刷体调节机构。
所述刷体调节机构包括设置在刷体上的矩形孔，矩形孔内设有与滑轨接触的两个滚轮，所述刷体的矩形孔内侧设有电磁推杆，所述电磁推杆上设有两个滚轮。
所述驱动机构包括设置在刷体上的驱动电机，所述驱动电机的转轴与滚轮的转轴线传动。
所述线传动为钢丝传动。
所述滑轨上设有储水箱，所述刷体上设有喷头，所述喷头与储水箱中的水泵连接。
所述驱动电机、上气泵、下气泵、上电磁阀、下电磁阀、水泵均与可编程控制器连接，所述可编程控制器连接有无线远程控制器。
一种外墙清洗的方法：将装置带到顶楼，放在外墙上，可编程控制器控制上气泵工作使上吸盘吸附在外墙上，此时由于机器人重力作用下吸盘压在外墙上，可编程控制器控制下气泵工作带动下吸盘吸附在外墙上，此时控制器控制电磁推杆工作，带动滚轮压在滑轨上，同时刷毛仅仅的压在外墙上，可编程控制器控制水泵工作，喷头对墙面喷水后，可编程控制器控制驱动电机工作，驱动电机带动钢丝转动，钢丝带动滚轮转动，带动刷体在滑轨上上下移动，将墙面清洗干净，可编程控制器控制驱动电机关闭；可编程控制器控制上气泵停止工作，上电磁阀打开，上吸盘松开，此时由于机器人重力作用，上吸盘向下移动，由于刷毛的作用上吸盘缓缓向下移动，摆动幅度小，可编程控制器控制电磁推杆收缩，此时滚轮不压在滑轨上，此时没有刷体的支撑，上吸盘与墙面接触，上气泵工作使上吸盘吸附在墙面上，可编程控制器控制电磁推杆工作，将滚轮压在滑轨上，可编程控制器控制驱动电机工作，驱动电机带动钢丝转动，钢丝带动滚轮转动，带动刷体在滑轨上上下移动，将墙面清洗干净，可编程控制器控制驱动电机关闭；
可编程控制器控制下气泵停止工作，下电磁阀打开，下吸盘松开，此时由于机器人重力作用，下吸盘向下移动，由于刷毛的作用上吸盘缓缓向下移动，摆动幅度小，可编程控制器控制电磁推杆收缩，此时滚轮不压在滑轨上，此时没有刷体的支撑，下吸盘与墙面接触，下气泵工作使上吸盘吸附在墙面上，可编程控制器控制电磁推杆工作，将滚轮压在滑轨上，可编程控制器控制驱动电机工作，驱动电机带动钢丝转动，钢丝带动滚轮转动，带动刷体在滑轨上上下移动，将墙面清洗干净，可编程控制器控制驱动电机关闭；重复上述步骤，一直将墙面从长往下依次擦完。
本发明的装置在使用时，将装置带到顶楼，放在外墙上，可编程控制器控制上气泵工作使上吸盘吸附在外墙上，此时由于机器人重力作用下吸盘压在外墙上，可编程控制器控制下气泵工作带动下吸盘吸附在外墙上，此时控制器控制电磁推杆工作，带动滚轮压在滑轨上，同时刷毛仅仅的压在外墙上，可编程控制器控制水泵工作，喷头对墙面喷水后，可编程控制器控制驱动电机工作，驱动电机带动钢丝转动，钢丝带动滚轮转动，带动刷体在滑轨上上下移动，将墙面清洗干净，可编程控制器控制驱动电机关闭；可编程控制器控制上气泵停止工作，上电磁阀打开，上吸盘松开，此时由于机器人重力作用，上吸盘向下移动，由于刷毛的作用上吸盘缓缓向下移动，摆动幅度小，可编程控制器控制电磁推杆收缩，此时滚轮不压在滑轨上，此时没有刷体的支撑，上吸盘与墙面接触，上气泵工作使上吸盘吸附在墙面上，可编程控制器控制电磁推杆工作，将滚轮压在滑轨上，可编程控制器控制驱动电机工作，驱动电机带动钢丝转动，钢丝带动滚轮转动，带动刷体在滑轨上上下移动，将墙面清洗干净，可编程控制器控制驱动电机关闭；可编程控制器控制下气泵停止工作，下电磁阀打开，下吸盘松开，此时由于机器人重力作用，下吸盘向下移动，由于刷毛的作用上吸盘缓缓向下移动，摆动幅度小，可编程控制器控制电磁推杆收缩，此时滚轮不压在滑轨上，此时没有刷体的支撑，下吸盘与墙面接触，下气泵工作使上吸盘吸附在墙面上，可编程控制器控制电磁推杆工作，将滚轮压在滑轨上，可编程控制器控制驱动电机工作，驱动电机带动钢丝转动，钢丝带动滚轮转动，带动刷体在滑轨上上下移动，将墙面清洗干净，可编程控制器控制驱动电机关闭；重复上述步骤，一直将墙面从长往下依次擦完，利用本装置结构特征，通过远程指令代替清洗工的高空作业，清洗外墙或玻璃墙效果好，消除高空作业存在的安全隐患。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的侧视结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例的附图1-2，对本发明实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本发明的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
一种用于外墙清洗的机器人，包括滑轨和设置在滑轨上的刷体6，所述刷体上设有刷毛2，所述滑轨内侧上部设置上吸盘1，所述滑轨内侧下部设置下吸盘12，所述刷体上设有驱动刷体沿滑轨上下移动的驱动机构，所述滑轨上部设有与上吸盘连接的上气泵4，所述滑轨下部设有与下吸盘连接的下气泵14。
所述上吸盘与滑轨通过万象球头组件13连接。
所述下吸盘与滑轨通过万象球头组件13连接。
所述刷体上设有便于吸盘与外墙接触的刷体调节机构。
所述刷体调节机构包括设置在刷体上的矩形孔8，矩形孔内设有与滑轨接触的两个固定滚轮5，所述刷体的矩形孔内侧设有电磁推杆9，所述电磁推杆上设有两个滚轮7。
所述驱动机构包括设置在刷体上的驱动电机10，所述驱动电机的转轴与滚轮的转轴线传动。
所述线传动为钢丝传动。
所述驱动电机、上气泵、下气泵、上电磁阀、下电磁阀、水泵均与可编程控制器连接，所述可编程控制器连接有无线远程控制器。
实施例二
一种用于外墙清洗的机器人，包括滑轨和设置在滑轨上的刷体6，所述刷体上设有刷毛2，所述滑轨内侧上部设置上吸盘1，所述滑轨内侧下部设置下吸盘12，所述刷体上设有驱动刷体沿滑轨上下移动的驱动机构，所述滑轨上部设有与上吸盘连接的上气泵4，所述滑轨下部设有与下吸盘连接的下气泵14。
所述上吸盘与滑轨通过万象球头组件13连接。
所述下吸盘与滑轨通过万象球头组件13连接。
所述上气泵4与上吸盘的导气管上设有上电磁阀3。
所述下气泵与下吸盘的导气管上设有下电磁阀15。
所述刷体上设有便于吸盘与外墙接触的刷体调节机构。
所述刷体调节机构包括设置在刷体上的矩形孔8，矩形孔内设有与滑轨接触的两个固定滚轮5，所述刷体的矩形孔内侧设有电磁推杆9，所述电磁推杆上设有两个滚轮7。
所述驱动机构包括设置在刷体上的驱动电机10，所述驱动电机的转轴与滚轮的转轴线传动。
所述线传动为钢丝传动。
所述驱动电机、上气泵、下气泵、上电磁阀、下电磁阀、水泵均与可编程控制器连接，所述可编程控制器连接有无线远程控制器。
实施例三
一种用于外墙清洗的机器人，包括滑轨和设置在滑轨上的刷体6，所述刷体上设有刷毛2，所述滑轨内侧上部设置上吸盘1，所述滑轨内侧下部设置下吸盘12，所述刷体上设有驱动刷体沿滑轨上下移动的驱动机构，所述滑轨上部设有与上吸盘连接的上气泵4，所述滑轨下部设有与下吸盘连接的下气泵14。
所述上吸盘与滑轨通过万象球头组件13连接。
所述下吸盘与滑轨通过万象球头组件13连接。
所述上气泵4与上吸盘的导气管上设有上电磁阀3。
所述下气泵与下吸盘的导气管上设有下电磁阀15。
所述刷体上设有便于吸盘与外墙接触的刷体调节机构。
所述刷体调节机构包括设置在刷体上的矩形孔8，矩形孔内设有与滑轨接触的两个固定滚轮5，所述刷体的矩形孔内侧设有电磁推杆9，所述电磁推杆上设有两个滚轮7。
所述驱动机构包括设置在刷体上的驱动电机10，所述驱动电机的转轴与滚轮的转轴线传动。
所述线传动为钢丝传动。
所述滑轨上设有储水箱17，所述刷体上设有喷头11，所述喷头与储水箱中的水泵16连接。
所述驱动电机、上气泵、下气泵、上电磁阀、下电磁阀、水泵均与可编程控制器连接，所述可编程控制器连接有无线远程控制器。
一种外墙清洗的方法：将装置带到顶楼，放在外墙上，可编程控制器控制上气泵工作使上吸盘吸附在外墙上，此时由于机器人重力作用下吸盘压在外墙上，可编程控制器控制下气泵工作带动下吸盘吸附在外墙上，此时控制器控制电磁推杆工作，带动滚轮压在滑轨上，同时刷毛仅仅的压在外墙上，可编程控制器控制水泵工作，喷头对墙面喷水后，可编程控制器控制驱动电机工作，驱动电机带动钢丝转动，钢丝带动滚轮转动，带动刷体在滑轨上上下移动，将墙面清洗干净，可编程控制器控制驱动电机关闭；可编程控制器控制上气泵停止工作，上电磁阀打开，上吸盘松开，此时由于机器人重力作用，上吸盘向下移动，由于刷毛的作用上吸盘缓缓向下移动，摆动幅度小，可编程控制器控制电磁推杆收缩，此时滚轮不压在滑轨上，此时没有刷体的支撑，上吸盘与墙面接触，上气泵工作使上吸盘吸附在墙面上，可编程控制器控制电磁推杆工作，将滚轮压在滑轨上，可编程控制器控制驱动电机工作，驱动电机带动钢丝转动，钢丝带动滚轮转动，带动刷体在滑轨上上下移动，将墙面清洗干净，可编程控制器控制驱动电机关闭；
可编程控制器控制下气泵停止工作，下电磁阀打开，下吸盘松开，此时由于机器人重力作用，下吸盘向下移动，由于刷毛的作用上吸盘缓缓向下移动，摆动幅度小，可编程控制器控制电磁推杆收缩，此时滚轮不压在滑轨上，此时没有刷体的支撑，下吸盘与墙面接触，下气泵工作使上吸盘吸附在墙面上，可编程控制器控制电磁推杆工作，将滚轮压在滑轨上，可编程控制器控制驱动电机工作，驱动电机带动钢丝转动，钢丝带动滚轮转动，带动刷体在滑轨上上下移动，将墙面清洗干净，可编程控制器控制驱动电机关闭；重复上述步骤，一直将墙面从长往下依次擦完。
实施例四
一种用于外墙清洗的机器人，包括滑轨和设置在滑轨上的刷体6，所述刷体上设有刷毛2，所述滑轨内侧上部设置上吸盘1，所述滑轨内侧下部设置下吸盘12，所述刷体上设有驱动刷体沿滑轨上下移动的驱动机构，所述滑轨上部设有与上吸盘连接的上气泵4，所述滑轨下部设有与下吸盘连接的下气泵14。
所述刷体为H形结构，刷体在转动轴能够将下部空间清洗干净。
所述上气泵和下气泵均采用抽气泵。
所述上吸盘与滑轨通过万象球头组件13连接。
所述下吸盘与滑轨通过万象球头组件13连接。
所述上气泵4与上吸盘的导气管上设有上电磁阀3。
所述下气泵与下吸盘的导气管上设有下电磁阀15。
所述刷体上设有便于吸盘与外墙接触的刷体调节机构。
所述刷体调节机构包括设置在刷体上的矩形孔8，矩形孔内设有与滑轨接触的两个固定滚轮5，所述刷体的矩形孔内侧设有电磁推杆9，所述电磁推杆上设有两个滚轮7。
所述驱动机构包括设置在刷体上的驱动电机10，所述驱动电机的转轴与滚轮的转轴线传动。
所述线传动为钢丝传动。
所述滑轨上设有储水箱17，所述刷体上设有喷头11，所述喷头与储水箱中的水泵16连接。
所述驱动电机、上气泵、下气泵、上电磁阀、下电磁阀、水泵均与可编程控制器连接，所述可编程控制器连接有无线远程控制器。
一种外墙清洗的方法：将装置带到顶楼，放在外墙上，可编程控制器控制上气泵工作使上吸盘吸附在外墙上，此时由于机器人重力作用下吸盘压在外墙上，可编程控制器控制下气泵工作带动下吸盘吸附在外墙上，此时控制器控制电磁推杆工作，带动滚轮压在滑轨上，同时刷毛仅仅的压在外墙上，可编程控制器控制水泵工作，喷头对墙面喷水后，可编程控制器控制驱动电机工作，驱动电机带动钢丝转动，钢丝带动滚轮转动，带动刷体在滑轨上上下移动，将墙面清洗干净，可编程控制器控制驱动电机关闭；可编程控制器控制上气泵停止工作，上电磁阀打开，上吸盘松开，此时由于机器人重力作用，上吸盘向下移动，由于刷毛的作用上吸盘缓缓向下移动，摆动幅度小，可编程控制器控制电磁推杆收缩，此时滚轮不压在滑轨上，此时没有刷体的支撑，上吸盘与墙面接触，上气泵工作使上吸盘吸附在墙面上，可编程控制器控制电磁推杆工作，将滚轮压在滑轨上，可编程控制器控制驱动电机工作，驱动电机带动钢丝转动，钢丝带动滚轮转动，带动刷体在滑轨上上下移动，将墙面清洗干净，可编程控制器控制驱动电机关闭；
可编程控制器控制下气泵停止工作，下电磁阀打开，下吸盘松开，此时由于机器人重力作用，下吸盘向下移动，由于刷毛的作用上吸盘缓缓向下移动，摆动幅度小，可编程控制器控制电磁推杆收缩，此时滚轮不压在滑轨上，此时没有刷体的支撑，下吸盘与墙面接触，下气泵工作使上吸盘吸附在墙面上，可编程控制器控制电磁推杆工作，将滚轮压在滑轨上，可编程控制器控制驱动电机工作，驱动电机带动钢丝转动，钢丝带动滚轮转动，带动刷体在滑轨上上下移动，将墙面清洗干净，可编程控制器控制驱动电机关闭；重复上述步骤，一直将墙面从长往下依次擦完。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于外墙清洗的机器人，其特征在于：包括滑轨和设置在滑轨上的刷体，所述刷体上设有刷毛，所述滑轨内侧上部设置上吸盘，所述滑轨内侧下部设置下吸盘，所述刷体上设有驱动刷体沿滑轨上下移动的驱动机构，所述滑轨上部设有与上吸盘连接的上气泵，所述滑轨下部设有与下吸盘连接的下气泵。
2.如权利要求1所述的用于外墙清洗的机器人，其特征在于：所述上吸盘与滑轨通过万象球头组件连接。
3.如权利要求2所述的用于外墙清洗的机器人，其特征在于：所述下吸盘与滑轨通过万象球头组件连接。
4.如权利要求3所述的用于外墙清洗的机器人，其特征在于：所述上气泵与上吸盘的导气管上设有上电磁阀。
5.如权利要求4所述的用于外墙清洗的机器人，其特征在于：所述下气泵与下吸盘的导气管上设有下电磁阀。
6.如权利要求5所述的用于外墙清洗的机器人，其特征在于：所述刷体上设有便于吸盘与外墙接触的刷体调节机构。
7.如权利要求6所述的用于外墙清洗的机器人，其特征在于：所述刷体调节机构包括设置在刷体上的矩形孔，矩形孔内设有与滑轨接触的两个滚轮，所述刷体的矩形孔内侧设有电磁推杆，所述电磁推杆上设有两个滚轮。
8.如权利要求7所述的用于外墙清洗的机器人，其特征在于：所述驱动机构包括设置在刷体上的驱动电机，所述驱动电机的转轴与滚轮的转轴线传动。
9.如权利要求8所述的用于外墙清洗的机器人，其特征在于：所述线传动为钢丝传动。
10.如权利要求9所述的用于外墙清洗的机器人，其特征在于：所述滑轨上设有储水箱，所述刷体上设有喷头，所述喷头与储水箱中的水泵连接；所述驱动电机、上气泵、下气泵、上电磁阀、下电磁阀、水泵均与可编程控制器连接，所述可编程控制器连接有无线远程控制器。
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