CN107280567B - 一种移动式壁面清洗机器人 - Google Patents

Abstract

一种移动式壁面清洗机器人,属于壁面清洗机器人领域。本发明的首部吸盘足与中间第一吸盘足通过连杆相连接，中间第一吸盘足与中间第二吸盘足通过连杆相连接，中间第二吸盘足与尾部吸盘足通过连杆相连接。首部吸盘足包括双自由度关节，中间第一吸盘足与中间第二吸盘足结构相同，包括双自由度关节，尾部吸盘足包括单自由度关节。本发明与现有技术相比，结构紧凑；既能适应平面也能适应曲面壁面的清洗，且所清洗壁面的材质既能是玻璃也能是瓷砖，适用性广；移动过程中运动灵活，越障能力强；清洗过程中可保证两个吸盘处于吸合状态，保证清洗安全性。

Description

一种移动式壁面清洗机器人

技术领域

本发明属于壁面清洗机器人领域，特别是涉及一种移动式壁面清洗机器人。

背景技术

在我国高楼建筑中，玻璃及瓷砖外墙的清洗大多采用人工作业方式，但是人工清洗效率普遍不高，且危险性大，因此相关技术人员便在攀爬移动机器人的基础上研发相应的壁面清洗机器人，用以代替人工进行壁面清洗作业，但是现有的壁面清洗机器人都不是很完善，存在着一些技术难点：清洗机器人的移动机构要小型化，在壁面移动时灵活自如以及一定的越障功能；清洗结构的设计上，要保证清洗的安全有效性。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提出一种移动式壁面清洗机器人，将清洗机构和壁面机器人技术结合起来，结构紧凑，壁面移动灵活性好，越障能力强。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：一种移动式壁面清洗机器人，包括依次通过连杆分别连接的首部吸盘足、中间第一吸盘足、中间第二吸盘足和尾部吸盘足；其中，所述中间第一吸盘足与中间第二吸盘足结构相同，中间第一、二吸盘足与首部吸盘足均包括双自由度关节，尾部吸盘足包括单自由度关节；首部吸盘足还包括清洗滚刷装置、雾化喷头装置、吹气装置；中间第一、二吸盘足和尾部吸盘足三者的下部均设有腿部结构，腿部结构和真空吸盘连接；置于连杆内部的微型真空泵通过气管经过固装于腿部的气路元件作用于真空吸盘，控制真空吸盘吸合与松开；

所述首部吸盘足的双自由度关节包括第一支座、第一驱动电机、第一转动轴、清洗滚刷驱动电机及清洗滚刷转动轴，所述第一驱动电机固定在第一支座上，第一驱动电机减速器输出轴通过联轴器与蜗杆轴相连，所述蜗杆轴通过轴承安装在蜗杆轴支架上，蜗杆轴支架固定在第一支座上,在第一转动轴上通过轴套装有蜗轮，蜗轮与蜗杆相啮合；

所述清洗滚刷装置包括滚刷连接板、吸盘壳、清洗滚刷驱动电机、清洗滚刷连接盖、清洗滚刷上、下盖；其中，滚刷连接板与第一转动轴通过平键周向固定，滚刷连接板与弹性挡圈轴向固定连接，所述吸盘壳固装于滚刷连接板，清洗滚刷驱动轴通过轴承安装在滚刷连接板上，清洗滚刷驱动电机固定于滚刷连接板上，清洗滚刷驱动电机输出端通过联轴器与齿轮轴相连，所述齿轮轴通过轴承安装在齿轮轴支架上，齿轮轴支架固定于滚刷连接板上，清洗滚刷驱动轴通过轴套安装减速齿轮，减速齿轮与齿轮轴上齿轮相啮合，清洗滚刷连接盖与清洗滚刷驱动轴的末端相连接，清洗滚刷上盖固定在清洗滚刷连接盖上，清洗滚刷下盖与清洗滚刷上盖通过键进行周向连接，轴向设有弹簧，清洗滚刷固定于清洗滚刷下盖；所述雾化喷头装置通过雾化喷头支架固定在吸盘壳内，外接清洗水管通过快接接头与雾化喷头装置连接，水源由雾化喷头雾化，作用于清洗滚刷，构成清洗水路；所述吹气装置通过吹气装置支架固定在吸盘壳内，吹气管连接于吹气装置内，置于连杆内部的微型气泵经吹气管形成气路，作用于清洗后壁面，吹干水渍；

所述中间第一吸盘足双自由度关节包括第二支座、第二驱动电机、十字轴、第三支座、第三驱动电机，所述第二驱动电机固定在第二支座上，第二驱动电机减速器输出轴通过联轴器与蜗杆轴相连，所述蜗杆轴通过轴承安装在蜗杆轴支架上，蜗杆轴支架固定于第二支座，十字轴的水平轴上通过轴套装有蜗轮，蜗轮与蜗杆相啮合；所述第三驱动电机固定在第三支座上，第三驱动电机减速器输出轴通过联轴器与蜗杆轴相连，所述蜗杆轴通过轴承安装在蜗杆轴支架上，蜗杆轴支架固定在第三支座上，在十字轴竖直轴上通过轴套装有蜗轮，蜗轮与蜗杆相啮合；

所述尾部吸盘足单自由度关节包括第六支座、第六驱动电机、第六转动轴，所述第六驱动电机固定在第六支座上，第六驱动电机减速器输出轴通过联轴器与蜗杆轴相连，所述蜗杆轴通过轴承安装在蜗杆轴支架上，蜗杆轴支架固定在第六支座上,在第六转动轴上通过轴套装有蜗轮，蜗轮与蜗杆相啮合。

进一步地，所述首部吸盘足的吸盘壳的内外壳层之间设有凹槽，置于连杆内部的微型真空泵通过气管经过固装于腿部的气路元件作用于吸盘壳内凹槽，控制首部吸盘足的吸合与松开。

本发明的有益效果：

本发明与现有技术相比，结构紧凑；既能适应平面也能适应曲面壁面的清洗，且所清洗壁面的材质既能是玻璃也能是瓷砖，适用性广；移动过程中运动灵活，越障能力强；清洗过程中可保证两个吸盘处于吸合状态，提高机器人的承载能力。

附图说明

图1为本发明的一种移动式壁面清洗机器人结构示意图：

图2为本发明的首部吸盘足结构示意图；

图3为本发明的清洗装置结构示意图；

图4为本发明的中间第一吸盘足双自由度关节结构示意图；

图5为本发明的尾部吸盘足单自由度关节结构示意图；

图6为本发明的足部吸附气路示意图；

图7为实施例中清洗步态分解原理图；

图中，1首部吸盘足；2中间第一吸盘足；3中间第二吸盘足；4尾部吸盘足；5连杆；6第一支座；7第一驱动电机；8第一转动轴；9清洗滚刷驱动电机；10清洗滚刷驱动轴；11联轴器；12蜗杆轴；13蜗杆轴支架；14蜗轮；15滚刷连接板；16吸盘壳；17齿轮轴支架；18减速齿轮,19清洗滚刷连接盖；20清洗滚刷上盖；21清洗滚刷下盖；22清洗滚刷；23雾化喷头支架；24雾化喷头；25雾化喷头装置；26吹气装置支架；27吹气装置；28清洗水管；29吹气管；30第二支座；31第二驱动电机；32十字轴；33第三支座；34第三驱动电机；35第六支座；36第六驱动电机；37第六转动轴；38真空吸盘；39微型真空泵；40气路元件。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步的详细说明。

如图1～6所示，一种移动式壁面清洗机器人，包括首部吸盘足1，中间第一吸盘足2，中间第二吸盘足3，尾部吸盘足4；所述首部吸盘足1与中间第一吸盘足2通过连杆5相连接，中间第一吸盘足2与中间第二吸盘足3通过连杆5相连接，中间第二吸盘足3与尾部吸盘足4通过连杆5相连接。所述首部吸盘足1包括双自由度关节，所述中间第一吸盘足2与中间第二吸盘足3结构相同，包括双自由度关节，所述尾部吸盘足4包括单自由度关节。

所述首部吸盘足双自由度关节包括第一支座6、第一驱动电机7、第一转动轴8、清洗滚刷驱动电机9及清洗滚刷转动轴10，所述第一驱动电机7固定在第一支座6上，第一驱动电机减速器输出轴通过联轴器11与蜗杆轴12相连，所述蜗杆轴12通过轴承安装在蜗杆轴支架13上，蜗杆轴支架固定在第一支座6上,在第一转动轴8上通过轴套装有蜗轮14，蜗轮与蜗杆相啮合；

所述滚刷连接板15与第一转动轴8通过平键周向固定，滚刷连接板15与弹性挡圈轴向固定进行连接，所述吸盘壳16固装于滚刷连接板15，清洗滚刷驱动轴10通过轴承安装在滚刷连接板15上，清洗滚刷驱动电机9固定于滚刷连接板15上，清洗滚刷驱动电机9输出端通过联轴器与齿轮轴相连，所述齿轮轴通过轴承安装在齿轮轴支架17上，齿轮轴支架17固定于滚刷连接板15上，在清洗滚刷驱动轴10上通过轴套装有减速齿轮18，减速齿轮18与齿轮轴上齿轮相啮合，所述清洗滚刷连接盖19与清洗滚刷驱动轴10的末端相连接，所述清洗滚刷上盖20固定在清洗滚刷连接盖19上，清洗滚刷下盖21与清洗滚刷上盖20通过键进行周向连接，轴向加有弹簧，所述清洗滚刷22固定在清洗滚刷下盖21；

所述雾化喷头支架23固定在吸盘壳16内，所述雾化喷头24通过螺纹连接在雾化喷头装置25，雾化喷头装置25固定在雾化喷头支架23上，所述外接清洗水管28通过快接接头与雾化喷头装置25连接，水源由雾化喷头24雾化，作用于清洗滚刷22，构成清洗水路；

所述吹气装置支架26固定在吸盘壳16内，吹气装置27与吹气装置支架26相固定，所述吹气管29连接于吹气装置27内，置于连杆5内部的微型气泵经吹气管形成气路，作用于清洗后壁面，吹干水渍；置于连杆5内部的微型真空泵39由气管经过固装于腿部的气路元件40，作用于真空吸盘38，控制真空吸盘38吸合与松开。

所述中间第一吸盘足双自由度关节包括第二支座30、第二驱动电机31、十字轴32、第三支座33、第三驱动电机34，所述第二驱动电机31固定在第二支座30上，第二驱动电机减速器输出轴通过联轴器与蜗杆轴相连，所述蜗杆轴通过轴承安装在蜗杆轴支架上，蜗杆轴支架固定在第二支座28上，在十字轴32水平轴上通过轴套装有蜗轮，蜗轮与蜗杆相啮合；所述第三驱动电机34固定在第三支座33上，第三驱动电机减速器输出轴通过联轴器与蜗杆轴相连，所述蜗杆轴通过轴承安装在蜗杆轴支架上，蜗杆轴支架固定在第三支座33上，在十字轴32竖直轴上通过轴套装有蜗轮，蜗轮与蜗杆相啮合。

所述尾部吸盘足单自由度关节包括第六支座35、第六驱动电机36、第六转动轴37，所述第六驱动电机36固定在第六支座35上，第六驱动电机减速器输出轴通过联轴器与蜗杆轴相连，所述蜗杆轴通过轴承安装在蜗杆轴支架上，蜗杆轴支架固定在第六支座35上,在第六转动轴37上通过轴套装有蜗轮，蜗轮与蜗杆相啮合。

下面结合附图说明本发明的使用过程：

应用实施例：本发明的清洗步态分解运动

移动式壁面清洗机器人通过首部吸盘足1和尾部吸盘足4交替吸附，实现移动清洗运动，其中中间第一吸盘足2和中间第二吸盘足3起辅助吸附作用，在清洗壁面为曲面、阶梯面以及斜面时，需要中间第一吸盘足2和中间第二吸盘足3吸附壁面协助首部吸盘足1和尾部吸盘足4完成清洗作业；如图7所示，为清洗步态原理图；

初始状态：清洗前，首先将本发明送到壁面上，令首部吸盘足1吸附于壁面，中间第一吸盘足2、中间第二吸盘足3和尾部吸盘足4出于松开状态；

状态一：移动式壁面清洗机器人向上移动，中间第一吸盘足2、中间第二吸盘足3和尾部吸盘足4在电机带动下抬起；

状态二：尾部吸盘足4吸附于壁面，首部吸盘足1松开，移动式壁面清洗机器人在移动的同时进行清洗，雾化喷头24将水喷至清洗滚刷22，清洗滚刷22旋转进行清洗，吹气装置27将清洗后的壁面吹干，完成清洗作业；

实施例中的方案并非用以限制本发明的专利保护范围，凡未脱离本发明所为的等效实施或变更，均包含于本案的专利范围中。

Claims (2)

1.一种移动式壁面清洗机器人，其特征在于，包括依次通过连杆分别连接的首部吸盘足、中间第一吸盘足、中间第二吸盘足和尾部吸盘足；其中，所述中间第一吸盘足与中间第二吸盘足结构相同，中间第一、二吸盘足与首部吸盘足均包括双自由度关节，尾部吸盘足包括单自由度关节；首部吸盘足还包括清洗滚刷装置、雾化喷头装置、吹气装置；中间第一、二吸盘足和尾部吸盘足三者的下部均设有腿部结构，腿部结构和真空吸盘连接；置于连杆内部的微型真空泵通过气管经过固装于腿部的气路元件作用于真空吸盘，控制真空吸盘吸合与松开；

所述首部吸盘足的双自由度关节包括第一支座、第一驱动电机、第一转动轴、清洗滚刷驱动电机及清洗滚刷转动轴，所述第一驱动电机固定在第一支座上，第一驱动电机减速器输出轴通过联轴器与蜗杆轴相连，所述蜗杆轴通过轴承安装在蜗杆轴支架上，蜗杆轴支架固定在第一支座上,在第一转动轴上通过轴套装有蜗轮，蜗轮与蜗杆相啮合；

所述清洗滚刷装置包括滚刷连接板、吸盘壳、清洗滚刷驱动电机、清洗滚刷连接盖、清洗滚刷上、下盖；其中，滚刷连接板与第一转动轴通过平键周向固定，滚刷连接板与弹性挡圈轴向固定连接，所述吸盘壳固装于滚刷连接板，清洗滚刷驱动轴通过轴承安装在滚刷连接板上，清洗滚刷驱动电机固定于滚刷连接板上，清洗滚刷驱动电机输出端通过联轴器与齿轮轴相连，所述齿轮轴通过轴承安装在齿轮轴支架上，齿轮轴支架固定于滚刷连接板上，清洗滚刷驱动轴通过轴套安装减速齿轮，减速齿轮与齿轮轴上齿轮相啮合，清洗滚刷连接盖与清洗滚刷驱动轴的末端相连接，清洗滚刷上盖固定在清洗滚刷连接盖上，清洗滚刷下盖与清洗滚刷上盖通过键进行周向连接，轴向设有弹簧，清洗滚刷固定于清洗滚刷下盖；所述雾化喷头装置通过雾化喷头支架固定在吸盘壳内，外接清洗水管通过快接接头与雾化喷头装置连接，水源由雾化喷头雾化，作用于清洗滚刷，构成清洗水路；所述吹气装置通过吹气装置支架固定在吸盘壳内，吹气管连接于吹气装置内，置于连杆内部的微型气泵经吹气管形成气路，作用于清洗后壁面，吹干水渍；

所述中间第一吸盘足双自由度关节包括第二支座、第二驱动电机、十字轴、第三支座、第三驱动电机，所述第二驱动电机固定在第二支座上，第二驱动电机减速器输出轴通过联轴器与蜗杆轴相连，所述蜗杆轴通过轴承安装在蜗杆轴支架上，蜗杆轴支架固定于第二支座，十字轴的水平轴上通过轴套装有蜗轮，蜗轮与蜗杆相啮合；所述第三驱动电机固定在第三支座上，第三驱动电机减速器输出轴通过联轴器与蜗杆轴相连，所述蜗杆轴通过轴承安装在蜗杆轴支架上，蜗杆轴支架固定在第三支座上，在十字轴竖直轴上通过轴套装有蜗轮，蜗轮与蜗杆相啮合；

所述尾部吸盘足单自由度关节包括第六支座、第六驱动电机、第六转动轴，所述第六驱动电机固定在第六支座上，第六驱动电机减速器输出轴通过联轴器与蜗杆轴相连，所述蜗杆轴通过轴承安装在蜗杆轴支架上，蜗杆轴支架固定在第六支座上,在第六转动轴上通过轴套装有蜗轮，蜗轮与蜗杆相啮合。

2.根据权利要求1所述一种移动式壁面清洗机器人，其特征在于，所述首部吸盘足的吸盘壳的内外壳层之间设有凹槽，置于连杆内部的微型真空泵通过气管经过固装于腿部的气路元件作用于吸盘壳内凹槽，控制首部吸盘足的吸合与松开。